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Full text of "Qualité des sols dans le contexte canadien : 1988 documents d'examen."

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1^1 Agriculture 



Canada 

Research Direction générale 
Branch de la recherche 

Bulletin technique 1991-1 F 



Qualité des sols dans le 
contexte canadien - 1988 
documents d'examen 



M * ■ Agriculture 



Canada AVR I I3Î5» 

Library / Bibliothèque, Ottawa K1A 0C5 



630 . 72 
C75S 

C °li -i 

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Canada 



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in 2013 



http://archive.org/details/qualitdessolsdan19911math 



Qualité des sols dans le 
contexte canadien - 1988 
documents d'examen 



Centre de recherches sur les terres 
Ottawa (Ontario) 

Rédigé par : 

S.P. MATHUR et C WANG 

Bulletin technique 1991- IF 
CRT Contribution N° 89-12 



Direction générale de la recherche 

Agriculture Canada 

1991 



On peut oblenir cette publication à l'adresse suivante : 

Directeur 

Centre de recherches sur les terres 

Direction générale de la recherche, Agriculture Canada 

Ottawa (Ontario) 

K1A0C6 

Production du Service aux programmes de recherches 

c Ministre des Approvisionnements et Services Canada 1991 
N°decat. A54-8/1991-1F 
ISBN 0-662-96435-7 

Also available in English under the title 

Soil quality in the Canadian context - 1988 discussion papers 



Illustration de la couverture 
l^es points sur la carte indiquent 
les établissements de recherches 
d'Agric ulture Canada. 



TABLE DES MATIERES 



N° Titre 



Auteur(s) 



Pages 



Préface 



1. Concepts et critères relatifs à la 
qualité du sol dans le contexte 

de l'Ouest canadien 

2. Critères de qualité des sols dans 
le contexte de l'Est canadien 

3. Critères de qualité des sols 
organiques 



4. Matière organique et qualité du sol 

5. Quelques commentaires sur 

la perte ou l'accumulation de 
matière organique dans le sol et 
effets sur la qualité des sols 

6. Proposition d'un système de 
classification de la qualité des 
sols minéraux pour les terres arables 



J.L. Nowland 1 

D.F. Acton 2-5 

D.R. Coote 6-18 

M. Lévesque 

S. P. Mathur 19-37 

M. Schnitzer 38-57 

S. P. Mathur 58-61 

C . Wang 

D.R. Coote et 

D.F. Acton 62-73 



- 1 - 

PRÉFACE 

Ce n'est qu'au cours des trois dernières années que s'est manifestée l'urgence 
de surveiller systématiquement la qualité du sol au Canada. Avant cela, on se 
préoccupait vaguement du bon état des terres agricoles, que l'on traitait dans 
une large mesure par des applications de fertilisants. Des spécialistes de 
tous les coins du pays, lors de discussions en vue de mettre sur pied un 
programme national de conservation des sols, ont souligné à plusieurs reprises 
la nécessité de surveiller la qualité du sol. Avant d'entreprendre un 
important programme de surveillance, il est absolument essentiel de définir la 
qualité du sol et de bien comprendre que ce terme englobe un certain nombre de 
caractéristiques. Il est également important de choisir les éléments-clés qui 
peuvent être étudiés, compte tenu des ressources disponibles, et qui sont 
essentiels pour la préservation des terres agricoles. 

Le concept du développement viable vient à l'esprit. Les articles présentés 
ici nous paraissent présenter des bases solides sur lesquelles il serait 
possible d'élaborer des programmes dont les générations futures nous sauront 
gré. 

Le présent rapport traite des critères qui doivent être utilisés pour évaluer 
la qualité du sol ainsi que des différences de points de vue selon qu'il 
s'agit de l'est ou de l'ouest du pays. Le rapport traite des sols minéraux et 
organiques, extrêmement sensibles, bien que de manière différente, aux mauvais 
traitements. Un schéma de classification est proposé, comme élément important 
pour organiser nos connaissances. Quelques articles traitent du rôle 
particulier que joue la matière organique dans les sols - depuis les principes 
et composantes de base jusqu'aux divers effets sur les caractéristiques des 
sols relativement à leur utilisation en agriculture. 

Nous savons pertinemment qu'un rapport de cette taille ne peut pas traiter de 
tous les aspects de la qualité du sol. Ainsi, la qualité du sol en ce qui 
concerne ses caractéristiques physiques n'a été que survolée à cause du manque 
d'information sur le sujet. De plus, le rôle de la structure des sols dans le 
maintien des régimes optimaux d'air et d'eau, l'influence de la gestion des 
terres sur la qualité des eaux souterraines et de nombreuses questions liées à 
la compaction des sols doivent faire l'objet de plus amples recherches. 
Malgré ces mises en garde, nous recommandons la lecture de ce rapport à 
quiconque désire avoir une vue d'ensemble des nombreux aspects primordiaux de 
la qualité du sol pouvant être touchés de façon importante par la gestion des 
terres et ayant une importance particulière pour le maintien de nos ressources 
alimentaires futures. 

John L. Nowland 

Directeur intérimaire 

Centre de recherches sur les terres 

Direction générale de la recherche, 

Agriculture Canada 

Ottawa 



- 2 - 

CONCEPTS ET CRITÈRES RELATIFS À LA QUALITÉ DU SOL 
DANS LE CONTEXTE DE L'OUEST CANADIEN 

DON. F. ACTON 



CONCEPTS DE LA QUALITE DU SOL 

Tout le monde semble avoir une idée de ce qu'est la qualité du sol, mais 
peu de gens en ont une définition précise et concise. Anderson (1983) a 
adapté la définition de Leopold (1949) que voici : «La qualité du sol est la 
capacité soutenue qu'a un sol d'accepter, d'emmagasiner et de recycler l'eau, 
les éléments nutritifs et l'énergie.» D'après lui, un sol de bonne qualité 
possède les caractéristiques suivantes : i) une profondeur suffisamment grande 
pour permettre l'emmagasinement de l'eau et l'enracinement; ii) des 
colloïdes organo-minéraux en quantité suffisante pour conserver l'humidité 
et les éléments nutritifs sous diverses formes disponibles pour les plantes; 
iii) aucune caractéristique chimique inadéquate, par exemple acidité ou 
salinité et iv) un état physique propice à l'infiltration de l'humidité et à 
son emmagasinage, à l'aération et au développement des racines. Le sol doit 
être capable d'accepter, d'emmagasiner et de recycler l'énergie que renferme 
la matière organique, moteur des processus biologiques dans le sol, ainsi que 
d'absorber l'énergie dynamique des gouttes de pluie ou des particules de sol 
transportées par le vent sans qu'elles emportent le sol. 

D'après Anderson (1983), la matière organique est l'une des composantes- 
clés de la qualité du sol. Nous savons tous que l'érosion peut facilement 
emporter la matière organique, dont la teneur peut varier selon les pratiques 
de gestion utilisées. 

La qualité du sol et sa productivité sont étroitement liées; il arrive 
souvent qu'un changement de l'une entraîne un changement de l'autre. Anderson 
et Gregorich (1983) ont identifié quatre conséquences de l'érosion sur la 
productivité, donc la qualité du sol : i) perte de la capacité d'emmaga- 
sinement de l'eau disponible pour les plantes; ii) perte des éléments 
nutritifs pour les plantes, iii) dégradation de la structure du sol et iv) 
augmentation de l'hétérogénéité du sol dans un champ. 

D'autres chercheurs, notamment Pierre et al. (1982), ont tenté de 
quantifier la productivité du sol afin d'évaluer la perte de productivité à 
long terme résultant de l'érosion. D'après eux, la nature du sol détermine en 
grande partie le rendement des cultures parce que c'est là où croissent les 
racines; le climat, la gestion et le potentiel génétique des plantes sont 
également importants. En s 'inspirant de Neill (1982), voici les cinq 
paramètres du sol que Pierre et al. jugent primordiaux pour la croissance des 
racines : capacité de rétention d'eau, densité apparente, aération, pH et 
conductivité électrique. Ils ont de plus fait intervenir un facteur de 
pondération pour tenir compte des effets de l'épaisseur des couches de sol. 
Neill (1982) a posé comme hypothèse que les éléments nutritifs ne limitaient 
pas la croissance des plantes. 



- 3 - 

Meyer et. al. (1985) ont préparé une longue liste de mesures standardisées 
permettant de quantifier des facteurs qui ont un effet sur la productivité. 
Les propriétés du sol sont les suivantes : a) propriétés physiques : rétention 
d'eau, densité apparente, distribution granulométrique, résistance, stabilité 
structurale, taux d'infiltration et potentiel de retrait-gonflement, b) 
propriétés chimiques : carbone organique, azote total, rapport C:N, nitrate et 
ammonium, phosphore organique et inorganique total, capacité d'échange 
cationique, taux de saturation en bases, pH et peut-être saturation en 
aluminium, soufre, oligoéléments, sels solubles et rapport d'absorption du 
sodium, c) propriétés biologiques : indice hétérotrophe, respiration du sol et 
d) caractéristiques du relief : degré et longueur de la pente, orientation. 
D'après ces auteurs, les expériences de productivité en fonction de l'érosion 
doivent également prendre en considération le milieu ambiant, la croissance 
des plantes et les particularités de la gestion. 

Renard et Follett (1985) ont identifié les propriétés du sol utilisées 
dans le modèle de calcul de l'impact de l'érosion sur la productivité (EPIC) 
et fourni certaines directives concernant les expériences de productivité ou 
d' érosion. 

Un rapport anonyme et non daté : «Soil Quality Criteria for 
Agriculture» (Critères de la qualité du sol pour l'agriculture) préparé par 
un sous-comité du Alberta Soils Advisory Committee (Comité consultatif sur les 
sols de 1 'Alberta), et imprimé par Agriculture Canada, présente un certain 
nombre de critères d'évaluation de la qualité du sol pour la production 
agricole. En général, ces critères correspondaient à des propriétés qui 
peuvent être mesurées de façon quantitative dans le sol. L'interprétation des 
résultats, nécessairement subjective, doit prendre en considération d'autres 
facteurs, notamment les variables climatiques, les facteurs économiques, les 
espèces de culture et les pratiques de gestion. Les critères chimiques sont 
les suivants : i) la réaction du sol, ii) la teneur en sel, iii) le rapport 
d'absorption du sodium, iv) la concentration de potassium, v) le nitrate 
soluble et échangeable, vi) les sulfates et les chlorures, vii) les métaux, 
viii) les matières organiques, ix) les matériaux carbonés étrangers et x) les 
pesticides. Les critères physiques comportent : i) la vulnérabilité à 
l'érosion, ii) la perméabilité à l'eau d'irrigation, iii) la densité 
apparente, iv) le taux de saturation en humidité (%), v) l'humidité 
disponible, vi) la profondeur de la rhizosphère et vii) la pierrosité. 
Finalement, ce rapport souligne l'importance des critères microbiologiques, 
mais précise qu'il n'existe aucun moyen quantitatif simple d'exprimer les 
processus microbiologiques. 

Le Groupe de travail sur la qualité du sol du Comité consultatif sur les 
sols de 1' Alberta s'est penché sur la question des critères de qualité du sol, 
en ce qui a trait à la perturbation et à la remise en valeur des terres. La 
classification des sols arables dans les Prairies était fondée sur : i) la 
réaction, ii) la salinité, iii) la sodicité, iv) le pourcentage de saturation, 
v) la pierrosité, vi) la texture, vii) la consistance à l'état humide, viii) 
la teneur en carbone organique et ix) l'équivalent en CaCC^. Pour la 
classification des sous-sols, la teneur en gypse a été prise en considération 
mais on n'a pas tenu compte du taux de la matière organique. 



- 4 - 

La publication spéciale n° 44 de 1' American Society of Agronomy (1982) 
renferme un certain nombre de très bons articles qui traitent des effets des 
pratiques culturales sur : les propriétés hydrauliques des sols (Klute), la 
densité apparente des sols et les caractéristiques mécaniques (Cassel), la 
température et la conductivité thermique des sols (Wierenga et al.) et 
l'aération des sols (Erickson) . Tous ces auteurs soulignent la difficulté de 
mesurer ces caractéristiques et le fait que les changements apportés à ces 
caractéristiques, possibles en théorie, ont très peu été étudiés. 

CRITÈRES DE QUALITÉ DU SOL 

Seuls quelques-uns des paramètres-clés qui peuvent servir à mesurer la 
qualité du sol ont été décrits brièvement ci-dessus; le choix final des 
critères devrait dépendre des objectifs visés plus précisément. Par exemple, 
les critères utilisés pour suivre l'évolution à long terme d'un sol ne sont 
pas forcément les mêmes que ceux qui servent à évaluer l'état actuel de la 
qualité du sol (variations de productivité ou pertes causées par l'érosion). 
On peut choisir, dans ce cas, d'inclure la taille des agrégats et la stabilité 
pour prédire les pertes causées par l'érosion, paramètres qui ne sont pas 
toujours nécessaires pour assurer un suivi des variations de la qualité. 

Il faut également se fixer un sol de référence; ainsi, au Canada, où la 
charrue n'est utilisée que depuis cent ans à peine, on se sert fréquemment du 
sol à l'état vierge ou cultivé comme sol de référence. Cela peut être 
approprié dans certains cas, mais pas toujours. Un sol cultivé depuis moins de 
10 à 20 ans conviendrait peut-être mieux. 



REFERENCES 

Alberta Soils Advisory Committee. Soil quality criteria for Agriculture. 
Agriculture Canada. 6 pp. 

Anderson, D.W. and E.G. Gregorich. 1983. Effect of soil érosion on soil 
quality and productivity. Pp. 105-113 In Soil Erosion and Land 
Dégradation. Sask. Inst. of Pedology, Saskatoon. 

Cassel, D.K. 1982. Tillage effects on soil bulk density and mechanical 
impédance. ASA Sp. Publ. 44: 45-67. 

Klute, A. 1982. Tillage effects on the hydraulic properties of soil: a 
review. ASA Spécial Publ. 44: 20-43. 

Meyer, L.P., A. Bauer and R.D. Heil. 1985. Expérimental approaches for 
quantifying the effect of soil érosion on productivity. Pp. 213-234 in 
R.F. Follett, B.A. Stewart, eds. Soil Erosion and Crop Productivity. Amer. 
Soc. Agron., Madison, Wisc. 

Renard, K.G. and R.F. Follett. 1985. A research strategy for assessing the 
effect of érosion in future soil productivity in the United States. Pp. 
691-702 in S.A. El Swaify, W.D. Moldenhauer and Andrew Lo, eds. Soil 
Erosion and Conservation. Soil Cons. Soc. Amer. 



- 5 - 

Soil Quality Criteria Working Group. 1987. Soil quality criteria relative to 
disturbance and réclamation (revised). Soils Branch, Alberta Agriculture, 
Edmonton, Alta. 



- 6 - 
CRITÈRES DE QUALITÉ DU SOL DANS LE CONTEXTE DE L'EST DU CANADA 

D.R. COPTE 

INTRODUCTION 

La présente étude traite des effets de l'érosion (hydrique et éolienne), de 
l'acidification et de la compaction sur la qualité du sol. Le concept de 
«qualité du sol» peut se comprendre de deux façons : 

A. Une série de critères permettant d'évaluer, en fonction de normes 
déterminées, si un sol donné peut servir à une fin précise. Par exemple, 
s'il s'agit d'appliquer des critères de qualité du sol en vue de 
maximiser la productivité agricole ou sylvicole d'une surface unitaire, 
ces critères devront refléter le potentiel de productivité du sol pour 
des cultures données. Cela s'apparente en de nombreux points à la 
classification des sols en fonction des possibilités d'utilisation à des 
fins agricoles ou forestières. 

B. Les propriétés d'un sol. Dans ce cas, il serait plus juste de parler des 
«qualités du sol». 

Les auteurs du présent article privilégient la première de ces deux 
définitions. 

Dans l'est du Canada, la détérioration de la qualité du sol résultant de 
l' érosion hydrique fait l'objet d'études depuis plusieurs décennies. Par 
exemple, la perte de productivité des sols due à l'érosion a été étudiée pour 
le sud-ouest ontarien (Battison et al., 1984), l'est ontarien (Ripley et al. , 
1966), le Québec (Dubé, 1975) et l'île-du-Prince-Édouard (Stewart et Himelman, 
1975). La seule étude actuelle de surveillance continue et directe de 
l'érosion du sol et de ses effets sur la productivité se fait dans la région 
de culture de la pomme de terre du nord-ouest du Nouveau-Brunswick (T.L. Chow, 
communication personnelle). À certains endroits en Ontario, au Québec et à 
l'île-du-Prince-Édouard des chercheurs examinent les effets de diverses 
pratiques culturales du sol sur l'érosion (eaux de pluie et de fonte des 
neiges) à l'aide de simulateurs de précipitations (G.J. Wall, G. Meyhus, A. 
Pesant et J.R. Burney, communication personnelle). Le principal objet de ces 
expériences est d'améliorer la capacité de prévision de l'érosion hydrique et 
d'évaluer l'effet de diverses options de pratiques culturales du sol sur les 
taux d'érosion. 

L' érosion éolienne a moins fait l'objet d'études dans l'est du Canada, bien 
que depuis quelques années des épisodes d'érosion éolienne intenses se soient 
manifestées dans le sud-ouest de l'Ontario (Fitzsimons et Nickling, 1982) et à 
certains endroits dans la partie inférieure de la vallée du Saint-Laurent, au 
Québec (F. Fournier, communication personnelle). Ces épisodes se produisent 
aussi à l'occasion à l'î.-P.-É., dans la vallée d'Annapolis en Nouvelle-Ecosse 
et à Terre-Neuve. Les pertes de productivité n'ont pas été bien étudiées, 
mais l'on pense que l'abrasion causée par les particules de sable poussées par 
le vent a entraîné une baisse du rendement. 



- 7 - 

L' acidification du sol est bien comprise bien que peu étudiée, parce qu'il est 
souvent difficile de distinguer les sols à pH naturellement faible des sols 
qui ont été acidifiés artificiellement (pluies acides ou fertilisants). Des 
essais réalisés en laboratoire à l'île-du-Prince-Édouard ont montré, par 
exemple, que le pH des échantillons étudiés avait diminué de façon progressive 
au fil des ans (Veinot, 1978). D'après des rapports portant sur la perte de 
rendement dans les sols sableux du sud de l'Ontario le pH (inférieur à 4,0) 
serait responsable en partie de cette diminution (Protz et al. , 1977). Dans 
ce cas, les sols seraient normalement considérés comme étant calcaires, comme 
ils le sont sous la couche arable. Une large part des sols du Bouclier 
canadien, de l'est du Québec et de la région atlantique sont des podzols et 
affichent donc un pH naturellement faible. Dans ces régions, l'ajout 
d'amendements calcaires est pratique courante; en fait, la correction de 
l'acidité est relativement facile et peu coûteuse. L'apparition de zones 
d'acidification, comme dans le sud de l'Ontario, pourrait placer les 
agriculteurs devant de nouvelles séries de contraintes et de besoins. 

La compaction du sol est le phénomène le moins étudié et le moins bien 
compris; il s'agit cependant du problème qui pourrait entraîner la plus grande 
perte de rendement. La compaction du sol produit un horizon Ap très mal 
structuré ou une dense couche à faible perméabilité, située immédiatement sous 
la couche Ap (semelle de labour). Dans le premier cas, le type de culture 
peut être en partie responsable de ce type de «compaction»; par exemple, 
la monoculture de maïs est souvent associée à ce problème. Dans le deuxième 
cas, la compaction pourrait résulter plutôt du travail du sol, notamment 
lorsqu'il est trempé, et d'une charge élevée des roues. 

Il existe peu de données chiffrées permettant de déterminer l'étendue et même 
la présence de la compaction du sol dans les champs. Par exemple, dans un 
champ de l'est ontarien où l'agriculteur prétendait avoir un problème de 
«compaction», l'examen de la structure du sol et la mesure du Ksat ont 
révélé que les conditions étaient plutôt favorables à la libre croissance des 
racines (J.A. McKeague, C. Wang, communication personnelle). Au moment de 
l'examen, le champ était cultivé en orge depuis un an; il était cultivé 
uniquement en maïs avant cela. Il n'est pas clair si la culture de l'orge 
avait permis de corriger le problème ou s'il y avait réellement un problème. 
Des agriculteurs du sud-ouest ontarien ont signalé que les drains souterrains 
espacés de 50 pieds ne fonctionnaient plus adéquatement; on a donc installé de 
nouveaux drains entre les anciens. Ces mesures résultent peut-être aussi en 
partie de pressions exercées par des entreprises spécialisées en drainage. 
Dans les basses-terres du Saint-Laurent au Québec, la compaction du sol 
s'observe souvent sous certains types de culture, comme le maïs et la 
betterave (G. Meyhus, communication personnelle). Certains agriculteurs 
utilisent des charrues sous-soleuses, ce qui leur coûte cher, pour tenter 
d'améliorer la migration de l'eau dans les sols les plus touchés. 

Dans la région de la culture de la pomme de terre du Nouveau-Brunswick, la 
compaction du sol semble être partiellement liée à l'érosion. La perte des 
couches superficielles, qui se trouvent au-dessus des couches souterraines 
naturellement compactes, produit un horizon Ap plus dense et pourrait 
expliquer certains des problèmes de «compaction» qui ont été signalés. On 



- 8 - 

peut s'attendre à ce que les lourdes machines de récolte, sources de 
vibrations, entraînent un certain degré de compaction dans le cas de sols 
détrempés. 

Des études réalisées sur des parcelles expérimentales dans des sols argileux 
du sud-ouest québécois ont montré le rôle de la pression des pneus, du 
patinage des roues et de l'eau dans le sol dans l'augmentation de la densité 
apparente du sol au cours des travaux des champs (Raghavan et al., 1977a, b). 
Reid et Goss (1982) ont montré que les racines de maïs augmentent les 
problèmes de structure du sol; cela semble avoir été confirmé par des études 
réalisées en laboratoire sur un sol du sud de l'Ontario (B. Kay, communication 
personnelle). On a également observé que les racines de certaines plantes, 
notamment le brome, renforcissaient la structure du sol. Ces effets semblent 
cependant varier beaucoup en fonction des saisons, comme cela a été démontré 
au Québec, dans des parcelles expérimentales et en laboratoire, à partir d'un 
indice des agrégats stables à l'eau (D. Angers, communication personnelle). 
Une étude récente vise à définir la compaction d'un sol d'une façon qui 
pourrait être mesurée quantitativement au champ (Kay et al., 1986). Wang et 
al . (1985b) ont montré que des interprétations morphologiques de la 
distribution des racines et des biopores et de la structure du sol ont permis 
de prédire de façon relativement fiable les catégories de conductivité 
hydraulique du sol (Wang et. al., 1985b). 

Il s'agit donc de déterminer, de définir et de quantifier les propriétés du 
sol qui sont touchées par l'érosion, la compaction et l'acidification; il faut 
aussi préciser les limites pour chaque propriété (seule ou en combinaison avec 
d'autres) permettant de caractériser la productivité du sol. Ces limites 
doivent cependant être suffisamment sensibles pour que toute variation de la 
productivité du sol résultant de la dégradation puisse être détectée. Nous 
disposerons alors d'un «réseau d'alerte rapide» en ce qui a trait à la 
perte de productivité du sol. 

CRITÈRES 

Aux fins du présent exposé, les critères de qualité du sol seront classés en 
deux catégories : i) ceux qui déterminent l'ampleur et l'importance d'un 
problème qui s'est déjà produit (effet cumulatif) et ii) ceux qui permettent 
d'identifier un problème potentiel (risque). 

Érosion du sol 

i. Effets cumulatifs de l'érosion : Il n'existe pas de critères bien établis 
permettant de déterminer la perte de qualité ou de productivité du sol 
résultant de l'érosion. L'épaisseur de la couche arable sert fréquemment 
d'indicateur, mais il s'agit d'un critère peu intéressant. En effet, le 
terme «épaisseur» de la couche arable perdue n'a presque aucun sens 
puisque le mélange qui se produit à mesure que l'horizon A s'amincit 
entraîne des variations continuelles. Les critères de variation de la 
profondeur d'enracinement ou de la capacité de rétention d'eau, ou les 
deux, sont à peine meilleurs. En effet, il existe rarement une limite 
distincte sous laquelle les racines ne pénétreront pas ou à travers 



- 9 - 

laquelle l'eau ne se déplacera pas dans un plan vertical; il n'existe donc 
aucun rapport direct entre ces critères et l'érosion d'un sol. Il est 
également possible qu'un sous-sol ait une capacité de rétention d'eau 
supérieure à celle du sol superficiel. La perte de productivité du sol a été 
calculée en fonction de la perte de rendement par profondeur unitaire de sol 
érodé (Lyles, 1975). Cela ne tient pas compte des problèmes de non-linéarité 
et de mélange, ainsi que de la variabilité des techniques de gestion du sol; 
cette façon de faire n'a, de plus, aucun fondement scientifique. Dans le cas 
où des couches peuvent être facilement distinguées (par exemple, des teneurs 
en Fe maximales - Oison et Beavers, 1987), la variation d'épaisseur peut 
donner une indication de la perte de sol, mais pas nécessairement de la perte 
de productivité. Une variation de l'abondance relative de 137Cs dans le sol 
est une autre mesure de perte de sol, mais ne vaut que pour l'érosion qui 
s'est produite au cours des vingt dernières années (deJong et al., 1983). 
Parce que les chercheurs connaissent assez peu les niveaux d'érosion qui se 
sont manifestés il y a plus de deux décennies, ce critère pourrait être le 
meilleur que nous possédons à l'heure actuelle. Il permet également d'évaluer 
les dépôts de sol sur les champs érodés. Ces dépôts pourraient bien expliquer 
une certaine part de la variabilité observée dans les mesures d'épaisseur du 
sol. 

Les variations des propriétés physiques du sol résultant de l'érosion ont été 
peu étudiées. Dans certains cas, il semble y avoir une augmentation de la 
teneur en sable, accompagnée d'une perte d'argile et de matière organique vu 
le potentiel élevé de transport et d'érosivité de ces matériaux (Spires et 
Miller, 1978). D'autre part, le sable représentant souvent la fraction 
dominante des dépôts dans le champ, vers le bas de la pente (Bourget et 
Mclean, 1963), des augmentations de la teneur en sable peuvent donc être 
causées par érosion ou par accumulation. Il peut être difficile de distinguer 
ces deux causes l'une de l'autre. Les variations de texture (et de structure) 
peuvent également résulter du mélange des couches superficielles et des 
couches sous-jacentes dont la texture est différente; cela serait difficile à 
distinguer des effets de l'érosion différentielle à la surface. 

ii. Risque d'érosion : La méthode la plus fréquemment utilisée d'estimation 
du risque de l'érosion du sol par la pluie est la Universal Soil Loss 
Equation (équation universelle de perte du sol : USLE). Les facteurs de 
l'USLE ont été établis aux États-Unis après de nombreuses années de 
recherches. Pour utiliser cette équation il faut connaître au moins la 
texture du sol et sa teneur en matière organique, l'angle et la longueur 
de la pente ainsi que l'énergie de la pluie (Wischmeier et Smith, 1978). 
Au Canada, le facteur climatique est de toute évidence beaucoup plus 
complexe. En fait, l'effet du gel et du dégel sur l'érosivité du sol 
n'est pas encore entièrement connu, bien que l'on estime que la surface 
d'un sol tout juste dégelé et qui repose sur un sol gelé est probablement 
10 à 15 fois plus érodable que ne l'indique l'estimation «annuelle 
moyenne» obtenue par la méthode de l'USLE (Coote et al., 1988a; Wall et 
al. . 1988). Par contre, à la fin de l'été, lorsque la surface du sol est 
sèche et dure ou, lorsqu'elle est gelée en hiver, l'érosivité pourrait 
être inférieure à ce que laisse croire l'estimation obtenue par l'USLE 



- 10 - 

(Kirby et Meyhus, 1987). Il est nécessaire de déterminer l'érosivité 
saisonnière afin d'estimer les risques d'érosion hydrique pour diverses 
cultures et différents scénarios de gestion du sol au Canada. 

L'application des facteurs climatiques à l'érosion hydrique au Canada 
doit tenir compte du ruissellement de l'eau de fonte des neiges et de la 
fréquence des cycles de gel et de dégel. Le facteur de l'eau de fonte a 
été traité très brièvement dans l'étude de l'USLE, dans la partie sur les 
précipitations hivernales totales (Wischmeier et Smith, 1978), mais le 
facteur des cycles de gel-dégel n'a pas du tout été inclus. 

La US Wind Erosion Equation (équation américaine d'érosion éolienne) est 
le seul outil qui permet à l'heure actuelle d'estimer le risque d'érosion 
éolienne dans l'est du Canada (Woodruff et Siddoway, 1965). Pour 
utiliser une autre méthode, appliquée avec succès dans la région des 
Prairies (Coote et al., 1988b), il faut des données sur l'humidité du sol 
qui ne sont pas encore disponibles pour l'est du Canada. Comme pour 
l'érosion hydrique, l'érosion éolienne semble être maximale tout de suite 
après la fonte printanière là où s'observent des agrégats granulaires 
fins à la surface des sols secs (Hilliard et al., 1988). Les tableaux 
américains de l'érosivité des sols en fonction de la texture semblent 
sous-estimer l'érosion éolienne des sols canadiens au début du printemps, 
lorsque le problème est généralement le plus marqué. 

Acidification du sol 

i. Acidité cumulative : L'évaluation du degré d'acidification du sol à un 
endroit donné se limite essentiellement, pour des raisons pratiques, à 
celui qui résulte de l'application de fertilisants. Une telle évaluation 
n'est fiable que s'il est possible de comparer le sol à un autre sol 
semblable, de la même zone, qui n'a jamais été amendé (ni chaulage, ni 
fertilisant). L'examen de la variation de pH dans des champs d'une même 
région, où le type de sol est le même, mais où les pratiques de 
fertilisation et de chaulage ont été différentes, peut fournir une 
estimation préliminaire de l'acidification passée. Les critères sont le 
pH du sol, la capacité d'échange cationique et la saturation en bases. 
Un ou plusieurs de ces paramètres sont déterminés depuis des décennies 
sur des échantillons de sols cultivés par des laboratoires provinciaux 
d'essai sur les sols. Les recommandations portent généralement sur la 
quantité de chaux nécessaire pour que le pH du sol atteigne le niveau qui 
convient aux plantes cultivées. Dans les cas où les résultats d'essais 
sur les sols sont disponibles pour un même champ sur une période de 
plusieurs années, on peut estimer le taux d'acidification. Il faut être 
très prudent dans l'évaluation des valeurs du pH obtenues de cette façon 
si le champ a été échantillonné à des périodes différentes de l'année ou 
si les techniques utilisées en laboratoire ont changé. 

ii. Risque d'acidification : Le risque d'acidification du sol peut être 
estimé à partir de données portant sur les bases échangeables et la 
«capacité tampon». Le cas échéant, les bases échangeables peuvent 
être estimées à partir du pH et de la capacité d'échange cationique (CEC) 



- 11 - 

et la CEC peut être estimée à partir de la texture et de la teneur en 
matières organiques (Wang et Coote, 1980). 

L'acidification résultant de la fertilisation peut être estimée à partir 
de la quantité connue de fertilisants utilisés. Tisdale et Nelson (1985) 
ont publié des tableaux de l'acidité produite par l'ajout de divers 
fertilisants. L'apport en pluies acides est aussi généralement connu; 
Barrie et al. (1980) ont publié une carte des configurations des 
précipitations pour tout l'est du Canada. Les lignes relient des valeurs 
ponctuelles déterminées à partir de données sur les retombées 
atmosphériques prélevées à des sites d'échantillonnage. L'auteur a 
élaboré un modèle permettant d'estimer le taux d'acidification du sol en 
fonction des cycles des bases et des acides dans le sol et les cultures; 
les données d'entrée peuvent être les quantités de fertilisants et de 
pluies acides pour un type de sol et une pratique culturale donnés. 

Compaction du sol 

i. Compaction cumulative : La compaction du sol qui s'est déjà produite a 
été estimée à partir d'un certain nombre de propriétés physiques du sol, 
notamment la densité apparente, le Ksat, la résistance au pénétromètre, 
les taux de diffusion d'oxygène, la porosité, la structure, la 
micromorphologie et les modes de distribution des racines (Coote et 
Ramsey, 1983; Taylor et al., 1981; Wang et al., 1985a). Pour chacune de 
ces propriétés il semble y avoir une série de problèmes associés à la 
variabilité entre les sites, à la texture et à la teneur en humidité. 

La densité apparente semble l'une des mesures les plus évidentes pour 
évaluer la compaction d'un sol puisqu'il s'agit d'une mesure directe 
d'une propriété du sol qui représente en principe un indicateur clair du 
degré de resserrement des particules de sol, c'est-à-dire de la 
«compaction du sol». Cela n'est cependant pas si simple. D'abord, 
la densité apparente est fonction de la densité des particules de sol 
pour tout «degré de compaction». La densité particulaire est moins 
grande pour l'argile que pour le sable et l'est encore moins pour la 
matière organique. De plus, la densité varie en fonction de la 
minéralogie chez les argiles. Ensuite, les sols riches en argile ou en 
matière organique rétrécissent ou gonflent selon les modifications de la 
teneur en humidité, faisant ainsi varier la densité apparente alors que 
la compaction ne change pas. 

Troisièmement, il est difficile et long de mesurer avec précision la 
densité apparente sur le terrain. De même, une certaine part de 
compression ou d'éclatement, selon la teneur en humidité, est presque 
inévitable dans le cas des méthodes de carottage (Blake, 1965). 
L'atténuation des radiations provenant d'une source abaissée dans un trou 
dans le sol est moins destructrice et beaucoup plus rapide. Le 
perfectionnement récent des instruments à deux sondes exploratrices 
parallèles a simplifié la mesure des variations de la densité apparente 
en fonction de la profondeur (Gameda et al., 1983). Il n'est cependant 
possible que de mesurer la densité humide de cette façon; des mesures 



- 12 - 

précises de l'humidité du sol sont nécessaires afin de pouvoir déterminer 
la densité apparente réelle. 

Des travaux de recherche réalisés dans la région d'Ottawa semblent 
indiquer que le Ksat in situ est l'un des meilleurs indicateurs de la 
«compaction» (Coote et Ramsey, 1983). Ce paramètre a été déterminé à 
l'aide d'un perméamètre à entrée d'air, ce qui est une technique lente. 
La variabilité du Ksat est très élevée lorsqu'il est mesuré sur le 
terrain; l'utilisation du perméamètre de Guelph pourrait permettre 
d'augmenter le nombre de mesures, et donc fournir de meilleures 
estimations du Ksat moyen de chacune des zones de profondeur du sol là où 
cette méthode fonctionne bien. La méthode morphologique simple d'examen 
de la structure du sol (y compris les pores) a permis de calculer avec 
succès le Ksat vertical (McKeague et al., 1986) et horizontal (Wang et 
al., 1985b). 

La méthode de la résistance au pénétromètre (RP) est également attirante 
par principe parce qu'elle évoque l'image des racines qui tentent de 
pénétrer le sous-sol. Malheureusement, la RP est étroitement liée à 
l'humidité du sol et doit donc être utilisée avec des courbes 
d'étalonnage humidité/RP ou limitée à des comparaisons à l'intérieur d'un 
seul site où l'humidité du sol ne risque de varier que très légèrement. 
Les instruments à enregistreurs de données automatiques fournissent des 
résultats très rapidement, dont l'interprétation demeure difficile; il 
est aussi compliqué d'établir des limites. 

Les taux de diffusion de l'oxygène (TDO) sont une autre façon de mesurer 
indirectement la compaction du sol (Lemon et Erickson, 1952). Le 
déplacement d'oxygène vers une électrode qui peut être insérée à une 
profondeur choisie dans le sol simule l'apport en oxygène aux racines des 
plantes, indiquant ainsi la qualité relative de l'environnement gazeux de 
la racine; des valeurs faibles représentent des conditions de compaction 
dans les sols à texture fine. Cette méthode a tendance à produire des 
résultats dont la variabilité est très élevée parfois pour un même site 
(Coote et Ramsey, 1983). En effet, c'est dans le sol qui entoure 
immédiatement la très petite électrode (4 mm) qu'est déterminé le TDO; 
selon que l'électrode est dans un agrégat ou dans un macropore entre deux 
agrégats, la valeur obtenue sera très différente. 

La porosité est un terme que l'on peut comprendre de diverses façons. La 
porosité peut servir à décrire l'espace total occupé par les pores, peu 
importe la teneur en humidité, depuis l'échantillon saturé jusqu'à 
l'échantillon séché à l'étuve, ou l'espace empli d'air pour une teneur en 
humidité ou tension de l'eau précisées (Vomocil, 1965). La porosité est 
une mesure directe de la compaction du sol, étroitement liée à la densité 
apparente. La mesure de la porosité comporte des difficultés semblables 
à celles de la mesure de la densité apparente. 

L'examen de la structure, ou macromorphologie, est l'une des meilleures 
méthodes d'identification d'un sol à grande compaction (McKeague et al. . 
1987). En effet, la description de la taille, de la forme et de la 



- 13 - 

résistance des agrégats fournit beaucoup de renseignements sur l'état du 
sol. Cependant, ces descriptions peuvent être subjectives et 
l'examinateur devrait suivre avec attention la méthode quantitative 
(McKeague et al., 1986) pour décrire la morphologie du sol. 

L'examen de la micromorphologie du sol fournit des renseignements plus 
détaillés sur le tassement, l'orientation et la cimentation des 
particules. La micromorphologie est difficile à quantifier mais peut 
quand même être utile, ajoutée aux autres observations, aux données sur 
la densité apparente, etc. 

Les configurations de la distribution et de la densité des racines 
peuvent être des indicateurs directs des problèmes de compaction du sol; 
leur quantification est cependant destructrice et très longue à réaliser 
(Stone et al., 1987). Les configurations de la distribution des racines 
peuvent correspondre à des horizons compactés et à des discontinuités 
dans ces horizons. L'étude de ces configurations, ainsi que d'autres 
données, pourraient fournir l'information la plus claire en ce qui a 
trait à la nature et à l'ampleur du problème de compaction du sol. 

ii. Risque de compaction : À l'heure actuelle, le risque de compaction du sol 
n'a été calculé qu'à partir d'un rapport général entre la texture, le 
drainage et le passage des équipements mécaniques (Fox et Coote, 1986). 
Comme ce rapport a été calculé à partir d'observations non quantifiées, 
il s'agit d'un indice sans unité. La compactibilité, déterminée à partir 
des essais de densité Proctor normaux réalisés en laboratoire, est un 
indice qui convient à l'interprétation technique; la compactibilité a 
servi à déterminer la vulnérabilité d'un sol à la compaction dans des 
droits de passage de lignes de transmission (McBride, 1983). La 
classification de la vulnérabilité des sols à la compaction obtenue de 
cette façon ne semble pas refléter les problèmes de «compaction» 
signalés par les agriculteurs. Aucune autre méthode d'évaluation des 
risques n'a encore été publiée, bien que des chercheurs à Guelph 
travaillent à l'élaboration d'une méthode à l'heure actuelle (R. McBride, 
communication personnelle). 

ANALYSE ET CONCLUSION 

Les critères potentiels d'évaluation de la qualité du sol minéral sont 
nombreux. Les données scientifiques nécessaires pour le choix objectif de 
critères et la vérification de modèles sont généralement rares. Les 
chercheurs préfèrent souvent utiliser les propriétés chimiques et physiques 
qu'ils savent d'expérience interpréter. Il n'est peut-être pas encore 
possible de faire l'unanimité sur le choix des critères permettant de 
surveiller et d'évaluer la qualité du sol. 

Comme il est inévitable que tout projet d'évaluation de la qualité du sol soit 
limité par des contraintes économiques, il faut recueillir, à moindre prix, la 
plus grosse quantité possible d'information, plutôt que de «données». Il 
est donc important de réaliser d'abord les examens qui fournissent, à faible 
coût, beaucoup de renseignements sur la qualité du sol. 



- 14 - 

i) Dans un site, sans l'aide <T instruments particuliers ou sans analyse, il 
est facile d'estimer ou de mesurer la profondeur du matériau parental ou 
de la couche limitant la pénétration des racines, la texture, la couleur, 
la structure, la distribution des biopores et des racines, la pente et la 
classe de drainage. Les classifications, déterminées à partir de 
l'interprétation de ces observations, par exemple la classification de la 
conductivité hydraulique (McKeague et al., 1986) permettent de maximiser 
encore plus ces renseignements obtenus de façon relativement facile. 
Toute trace d'érosion éolienne ou hydraulique devrait également être 
notée et décrite. De même, le modelé du relief, l'utilisation du sol et 
le système d'exploitation doivent être notés pour chaque site. 

ii) L'étude de la qualité du sol d'un site devrait probablement comporter 
l'examen des tests les plus simples, réalisés en laboratoire, qui 
fournissent des renseignements sur la productivité du sol. La teneur en 
matière organique, le rapport C/N, le pH, la CEC et les bases 
échangeables de la couche superficielle, étudiés ensemble avec les 
observations déjà amassées sur le terrain, permettent d'avoir une idée de 
la fertilité du sol et de la sensibilité du sol à l'acidification. La 
teneur en matière organique donne une indication de l'érosivité du sol et 
de sa vulnérabilité à la compaction, surtout là où des différences 
s'observent entre des sites au sol semblable ou dans les cas où des 
variations s'observent avec le temps. Mis à part le pH, plutôt soumis à 
des variations saisonnières, ces mesures réalisées en laboratoire sont 
relativement sensibles aux modifications apportées par l'érosion ou les 
cultures intensives. 

iii) Ensuite, l'évaluation de la qualité du sol nécessitera une analyse 

granulométrique complète, par intervalles de profondeur déterminés en 
fonction des caractéristiques du profil, afin de quantifier les 
estimations faites sur le terrain par détermination à la main de la 
texture. Cela pourrait être suivi par une série de courbes de désorption 
de l'humidité du sol (pour des intervalles de profondeur semblables) à 
partir desquelles il sera possible de déterminer la capacité de rétention 
d'eau, la distribution de la taille des pores et des pores remplis d'air, 
pour un potentiel de l'eau du sol donné. Cette information permet 
généralement de caractériser le degré et la nature de toute compaction 
qui peut se produire. Il faut également déterminer le P et le K 
extractibles qui permettent de mieux évaluer la fertilité du sol. 

iv) Finalement, l'étude peut se poursuivre selon les intérêts de 

l'examinateur, en fonction du temps et du budget dont celui-ci dispose. 
Nombre des essais dont il a été question précédemment peuvent être 
réalisés si on en comprend bien le but et si on sait comment les 
interpréter. 

Les trois premières étapes, mentionnées ci-dessus, d'une étude de qualité du 
sol représentent le minimum de ce qui devrait être entrepris pour la 
surveillance continue des sols minéraux dans l'est du Canada, respectivement 
pour chacun des trois champs d'intérêt suivants : 



- 15 - 

i) Une cartographie généralisée des problèmes de compaction et d'érosion du 
sol existants et potentiels pour toute une gamme d'échelles. 

ii) L'établissement d'un réseau de sites de référence qui pourraient être 
examinés à des intervalles de 5 à 10 ans afin d'évaluer toute 
modification qui pourrait avoir un effet notable sur la productivité du 
sol à l'échelle régionale et qui permettrait de comparer la qualité du 
sol pour l'agriculture avec les unités cartographiées ou les sites 
cartographiés à l'échelle du 1:50 000 ou moins. 

iii) L'établissement de sites détaillés de surveillance de la qualité du sol 
dans des sols d'importance régionale ou locale, ou dans des sols pour 
lesquels la surveillance de la dégradation est très importante pour des 
raisons économiques ou environnementales. 

Les études de qualité du sol les plus détaillées (iv) devraient probablement 
être réservées aux sites où des projets de recherche sont en cours et où le 
chercheur est le principal responsable de l'interprétation et de la 
présentation des données. 



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- 19 - 

CRITÈRES DE QUALITÉ DES SOLS ORGANIQUES 

M. LÉVESQUE et S. P. MATHUR 

INTRODUCTION 

Il n'y a pas si longtemps, on considérait les tourbières canadiennes comme 
étant des terrains incultes qui entravaient le transport et le développement 
des sols minéraux avoisinants. Aujourd'hui, les sols organiques de plusieurs 
régions ont une grande valeur puisqu'ils produisent des cultures évaluées à 75 
millions de dollars (1988). De toute évidence, les tourbières doivent 
l'intérêt qu'elles suscitent au développement de nouvelles techniques de 
gestion du sol et à l'établissement d'une industrie horticole viable. 

Les tourbières s'observent fréquemment dans les zones tempérées et 
subarctiques qui ont déjà été recouvertes de glaciers; en milieu plus chaud, 
elles s'observent généralement en altitude et dans les plaines d'inondation 
fluviales, les deltas et les estuaires. Environ 12 % de la surface terrestre 
du Canada est recouverte d'au moins 40 cm de matériaux organiques moyennement 
décomposés ou de 60 cm de matériaux organiques légèrement décomposés. Au 
Canada, les sols organiques représentent les sols dominants sur 927 113 km 2 
et s'observent en association avec d'autres sols sur une superficie 
additionnelle de 152 751 km 2 . Environ 60 % de ces sols sont gelés en 
permanence (Clayton et al . f 1977; Tarnocai, 1980). Comme les zones de 
tourbières exploitées sont situées dans les régions les plus tempérées du 
pays, les tourbières cultivées ont une étendue limitée, dont la proportion est 
faible par rapport à la superficie totale des tourbières. Par exemple, sur 
plus de 20 millions d'hectares de tourbières que possède le Manitoba, très peu 
sont cultivés. Par contre, c'est dans le sud de l'Ontario, où les tourbières 
sont rares par rapport à ce qu'elles sont dans le nord, que se trouve la 
deuxième plus importante concentration de sols organiques cultivés au Canada 
(6 500 ha). La situation est semblable au Québec où les 7 100 ha cultivés 
sont presque tous concentrés dans la région du sud-ouest. En termes relatifs, 
les tourbières sont beaucoup plus utilisées en Colombie-Britannique où la 
superficie cultivée est de 1 250 ha. La Colombie-Britannique est un peu 
particulière à cet égard en ce que, en plus des dépôts organiques du cours 
inférieur du Fraser qui sont essentiellement utilisés pour les légumes, les 
tourbières minérotrophes herbeuses du plateau intérieur servent aux cultures 
fourragères et aux pâturages. 

Les cinq principales régions d'exploitation des sols organiques au Canada 
sont le sud-ouest québécois, le sud de l'Ontario, le sud-est manitobain, la 
partie inférieure de la vallée du Fraser et le plateau intérieur de la 
Colombie-Britannique. Cette distribution résulte de l'influence de certains 
facteurs : le climat, la proximité du marché et la qualité et la nature des 
dépôts organiques. Les tourbières cultivées occupent généralement des zones 
contigues aux meilleurs sols minéraux dans ces régions. Les sols organiques 
doivent donc présenter un potentiel agricole élevé et spécifique pour attirer 
l'attention des producteurs de légumes qui investissent les ressources 
nécessaires pour les mettre en valeur et les exploiter. Nous voulons donc 
souligner ici les raisons pour lesquelles les sols organiques conviennent à 
l'agriculture, malgré les problèmes de drainage et de gestion. 



- 20 - 

Les sols organiques représentent un bon milieu de croissance pour les 
plantes; à preuve, ils constituent une épaisse masse de matériaux organiques 
partiellement décomposés qui offre les avantages suivants : une capacité 
élevée d ' emmagasinement de l'eau et des éléments nutritifs, une faible densité 
apparente, une résistance élevée aux variations physiques, chimiques et 
environnementales extrêmes, un important bassin de N. Par leur nature, les 
sols organiques peuvent retenir l'eau et en fournir de façon plus importante 
que ne le peuvent les sols minéraux. En effet, puisqu'ils sont organiques, 
ils opposent peu de résistance à la croissance des racines. Dans des 
conditions normales, les sols organiques conviennent particulièrement aux 
cultures qui ont besoin d'un apport continu en eau et en azote, dont les 
racines ont besoin d'espace pour croître et où des particules de terre ne 
tachent pas les produits. Signalons que les sols organiques ne possèdent pas 
toujours les caractéristiques énumérées ci-dessus. En outre, les sols 
organiques, contrairement aux sols minéraux, constituent des ressources non 
renouvelables; en effet, le drainage, le chaulage, la fertilisation et le 
travail du sol hâtent l'oxydation biochimique qui entraîne un affaissement des 
sols et leur disparition éventuelle (Mathur, 1987). Au fil des ans, la 
productivité viable et la facilité de gestion des sols organiques diminuent à 
mesure que, sous l'effet des cultures, des couches successives de sol sont 
exposées puis s'épuisent. Pour bien utiliser et bien gérer les sols 
organiques, il est donc primordial d'en bien connaître la nature, les 
propriétés et les comportements. Il est particulièrement important de 
déterminer des critères pertinents de qualité du sol afin de mesurer toute 
variation liée aux cultures et d'en évaluer l'impact sur la valeur agricole de 
ces sols. L'utilisation de critères adéquats permettrait également de mettre 
au point des moyens de préserver la productivité des sols tout en minimisant 
les pertes de matières organiques et les problèmes de pollution. 

SOLS ORGANIQUES - LEURS PROPRIÉTÉS 

Conformément au système canadien de classification des sols (Commission 
canadienne de pédologie, 1978), un sol est dit organique lorsque les couches 
organiques superficielles renferment plus de 17 % de C et que leur épaisseur 
dépasse 40 cm. Cette définition ne permet pas de déterminer ce qui constitue 
la qualité d'un sol organique et ses caractéristiques souhaitables. Un sol 
organique idéal pour l'agriculture devrait être constitué d'un ensemble de 
propriétés naturelles, acquises harmonieusement et se combinant de façon à 
assurer un niveau élevé de productivité et de qualité des cultures sans qu'il 
ne soit nécessaire d'apporter des correctifs coûteux ou difficiles. 

Les sols organiques se composent de débris végétaux partiellement 
dégradés renfermant une faible teneur en matières minérales. À l'état vierge, 
ils renferment jusqu'à 90 % d'eau en poids. Les propriétés naturelles 
souhaitables des sols organiques récemment mis en valeur seraient donc les 
suivantes : 

- teneur élevée en matières organiques (>90 %) 

- porosité élevée 

- teneur en éléments nutritifs faible 

- acidité élevée (pH : 3-5) 

- capacité d'échange élevée (>100 meq/100 g) 



- 21 - 

- faible densité apparente (0,05-0,20) 

- capacité de rétention d'eau élevée (300 à 1500 % du poids sec) 

- faible capacité portante 

- biodégradabilité (sensibilité à l'affaissement). 

Il existe des différences caractéristiques entre ces propriétés et celles des 
sols minéraux; nombreux sont ceux qui admettent que la valeur agricole des 
sols organiques est surtout due à leurs propriétés physiques (Njos, 1978). 

Après avoir passé en revue la documentation portant sur les sols 
organiques (nature, propriétés et utilisations) (Farnham et Finney, 1965; 
Jasmin et al . . 1981; Lévesque, 1982; Lévesque et al . . 1977; Lévesque et 
Mathur, 1979; Lévesque et al . . 1980; Lucas, 1982; Mathur et Farnham, 1985; 
Njos, 1978; Robinson et Lamb, 1975; Schothorst, 1982; Valmari, 1982), les 
auteurs ont déterminé les caractéristiques souhaitables d'un sol organique, 
dans les cas où la fertilisation est adéquate : 

1. composition floristique particulière (cypéracées, mousse de sphaigne 
et bois en proportions respectives de 60, 40 et 10) 

2. niveau moyen de décomposition (25-35 % de fibres frottées ou H4-H5) 

3. couche superficielle organique supérieure à 80 cm 

4. légère acidité (pH : 5-6) 

5. capacité d'échange cationique supérieure à 100 meq/100 g 

6. proportion importante de matériaux grossiers (bois) 

7. couche de 50-80 cm non saturée d'eau, c'est-à-dire présence d'une 
couche superficielle d'aération pour permettre la croissance 

8. densité et porosité uniformes dans la zone d'aération 

9. situation de préférence sur un sous-sol sableux 

10. résistance à la biodégradation (vitesse de décomposition lente), 
grâce, en partie, à la présence de quantités suffisantes de Cu dans 
le sol 

11. teneur en matières minérales de 10 à 20 % 

12. capacité portante suffisante (supérieure à 5 kg.cm - ^) 

13. conductivité hydraulique adéquate (Ksat. >1.0 m.d~l). 

Certaines de ces propriétés ont été à peine évaluées, en tout cas pas 
suffisamment, dans une optique de qualité et de productivité des sols 
organiques. Il en sera question dans les sections suivantes. 

Nous connaissons maintenant les propriétés intéressantes des sols 
organiques; voyons quels sont les principaux désavantages de ces sols : 

1. acidité 

2. biodégradabilité (sensibilité à l'affaissement) 

3. nécessité d'utiliser des pratiques de gestion et de mise en valeur 
spéciales 

4. faible capacité portante 

5. lenteur à se réchauffer (le sol est donc généralement plus frais que 
les sols minéraux avoisinants durant la période de germination des 
graines) 



- 22 - 

6. prédominance générale d' emmagasinement de l'eau sur la transmission 
de l'eau 

7. densification et compaction au fil des ans 

8. choix relativement limité de cultures. 

Nous traiterons de ces caractéristiques dans le contexte de l'utilisation 
à long terme des sols organiques dans les sections suivantes. 

CHANGEMENTS GÉNÉRAUX ASSOCIÉS À LA MISE EN VALEUR ET À LA CULTURE DES SOLS 
ORGANIQUES 

Dès qu'une tourbière est drainée, le processus naturel de formation de la 
tourbe s'arrête et les forces de dégradation déjà en cours s'intensifient. 
Après avoir été drainée puis chaulée, fertilisée et travaillée, la tourbe, 
matériau parental des sols organiques, évolue. On peut dire de certains des 
changements qu'ils sont avantageux, notamment la diminution de l'acidité, la 
libération de l'azote au moment de la décomposition et la désagrégation 
physique des fragments végétaux grossiers. Par contre, les changements 
apportés par la culture du sol sont plutôt néfastes puisqu'ils contribuent à 
la détérioration des sols organiques (humification et minéralisation du 
matériau parental organique). L 'humification et la minéralisation entraînent 
la densification, la compaction, l'abaissement de la porosité totale, la 
diminution du taux d'infiltration de l'eau, la translocation des éléments 
nutritifs et des particules fines vers le bas et d'autres effets, notamment 
l'affaissement. Ces changements méritent qu'on s'y attarde parce qu'ils sont 
si importants. C'est ce qui a été fait en passant en revue certains travaux 
qui s'y rapportent, réalisés autant au Canada qu'à l'étranger. 

PROBLÈMES LIÉS À L'UTILISATION DES SOLS ORGANIQUES 

Nous avons examiné des sols organiques du sud de l'Ontario, du sud-ouest 
du Québec et du sud de la Colombie-Britannique; voici, d'après nous et d'après 
quelques producteurs, une liste des principaux problèmes de dégradation que 
connaissent les sols organiques : 

1. Création d'une nappe phréatique perchée par suite de l'accumulation 
de particules fines ou d'argile à la surface du sol. 

2. Faible taux d'infiltration de l'eau durant les périodes de 
précipitations intenses, ce qui endommage les cultures et limite les 
travaux des champs. 

3. Compaction de la couche superficielle liée essentiellement à 
l'irrigation nécessaire pour éviter l'érosion du sol après 

1 ' ensemencement . 

4. Dommages causés aux jeunes plants, notamment les cultures de 
légumes-feuilles, dans des sols dont la teneur en matières minérales 
est supérieure à 20 %, par les particules de sable ou de silt 
balayées par le vent au cours des périodes de sécheresse printanière. 

5. Augmentation de la superficie couverte par des îlots de sols minéraux 
à mesure que disparaît la couche superficielle organique. Cela peut 
mener à une perte de terrain cultivable (apparition d'un substrat 
minéral inadéquat). Les pertes pourraient atteindre 1 % par année; 



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plusieurs producteurs ont signalé des pertes de 20 % des sols 
organiques productifs et utilisables depuis les 25 dernières années. 

6. Perte de productivité causée par la monoculture prolongée qui se 
traduit généralement par une infestation par des insectes nuisibles, 
des maladies, et une compaction physique. 

7. Travaux supplémentaires nécessaires à cause de l'affaissement : vider 
les fossés et replacer les drains. 

8. Augmentation nécessaire du volume de fertilisation ajouté. D'après 
certains producteurs, cette augmentation serait de l'ordre de 25 à 
50 %. Ce sont bien sûr la densification et la minéralisation du sol 
au fil des ans qui sont responsables en partie de cette augmentation. 

9. Gestion du sol plus difficile à cause de l'hétérogénéité que 
présentent les sols altérés. 

10. Choix limité de cultures. 

11. Contrôle plus étroit de l'irrigation, nécessaire afin d'empêcher un 
lessivage trop important des éléments nutritifs ou la formation d'une 
couche compacte à la surface. 

12. Adoption nécessaire de nouvelles pratiques culturales pour compenser 
les inconvénients des sols minces. 

13. Pratique de la succession des cultures essentielle afin de prévenir 
toute perte de productivité. 

14. Complexité de la gestion des mesures de lutte contre les mauvaises 
herbes et les insectes nuisibles vue l'inégalité de la croissance des 
plantes (présence d'îlots de sol minéral). 

15. Présence de sous-sols pierreux et graveleux (l'extraction des pierres 
et le creusement de fossés sont coûteux) . 

16. Augmentation de la fréquence des bris de machines agricoles à mesure 
que se rencontrent les couches de sol minéral, l'équipement 
spécialisé utilisé pour les sols organiques étant moins résistant que 
l'équipement destiné aux sols minéraux. 

Ces problèmes existent tous, mais peu de données scientifiques 
permettent de les cerner et de les évaluer adéquatement. Il est donc 
nécessaire d'amasser des données de base sur l'utilisation et la gestion des 
sols organiques. 

CHANGEMENTS PHYSIQUES. CHIMIQUES. BIOCHIMIQUES ET MICR0M0RPH0L0GI0UES 

Certains chercheurs (van Heuveln et al . , 1960; Jongerius et Pons, 1962; 
van Heuveln et De Bakker, 1972; Domsodi, 1980), dont les Hollandais qui 
mettent en valeur, utilisent et gèrent des sols organiques depuis longtemps, 
ont décrit les processus de formation des sols organiques selon un schéma 
qu'ils appellent : formation progressive des sols. En fonction de la nature 
du matériau parental et des conditions environnementales, se forment le mull 
(favorable à la culture) et le moder (qui convient moins bien à la culture). 
Il est intéressant de remarquer, qu'en Europe, les processus de formation du 
sol ont été grandement marqués par l'homme et les techniques spéciales de 
gestion de la tourbe qui y sont pratiquées comme l'ajout d'argile, de sable et 
de matières minérales. Les processus de formation du sol organique se 
déroulent en gros de la même façon que ceux à l'oeuvre dans les sols minéraux. 



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À partir de techniques micromorphologiques, Hammond et al . , (1982) ont pu 
montrer le rapport existant entre les microstructures et les propriétés 
physiques et chimiques (densité apparente, pH, capacité de rétention d'eau, 
teneur en cendres) des sols qui sont gérés et améliorés depuis plus d'un 
siècle. La microstructure des horizons des mulls, généralement associée à 
de bons sols organiques productifs, résulte de l'homogénéisation des sols 
subséquente au processus de désintégration. Ceci illustre le fait que les 
sols organiques d'abord composés de matériaux tourbeux bruts mettent 
énormément de temps à atteindre un tel stade de développement. 

Les chercheurs s'entendent généralement sur les changements généraux 
apportés par la culture aux sols organiques. Ainsi, la mise en culture et le 
travail continu du sol entraînent des augmentations de la densité apparente, 
de la teneur en cendres, du pH, de N total, des concentrations de P, K, Ca, Mg 
et de la plupart des ions métalliques, de la C.E.C., de l'indice 
d'humi fi cation, des substances humiques, de la lignine, du bitume et des 
activités microbiennes ainsi qu'une diminution du carbone total, de la 
cellulose, de 1 'hémi-cellulose, de la capacité maximale de rétention d'eau, de 
la porosité totale, du rapport carbonerazote et de la teneur en fibres 
frottées (Eigen, 1961; Filippenko, 1954; Frecks et Puffe, 1958; Colyakov, 
1959; Jasmin et al . . 1981; Kuntze, 1976; Lévesque et al . . 1982 et 1987; Lucas, 
1982; Lupinovick, 1968; Njos, 1978; Peterson et al . . 1945; Townsend et MacKay, 
1963). Ces études ne concordent pas sur tous les aspects, mais montrent que 
des pratiques de gestion et de culture données ont un effet global sur 
plusieurs propriétés, notamment la teneur en N, la porosité et la capacité de 
rétention d'eau. De plus, la majorité de ces changements ne se produisent que 
dans la couche arable (Staker et Jornlin, 1945; Lévesque et al . t 1982). 
D'après Pessi (1961), la perte des caractéristiques propres à la tourbe après 
une longue période d'exploitation résulterait de l'augmentation de la teneur 
en cendres dans la couche arable. Cette perte qui se produit au cours du 
vieillissement du sol ne peut être ignorée, mais on peut dire que les 
processus longs et continus d'humi fi cation et de minéralisation ont une 
influence capitale sur les transformations des sols organiques (Mathur et 
Farnham, 1985). De plus, un apport de matériaux vierges provenant des couches 
inférieures et se mélangeant à la couche arable, résultat de l'affaissement, 
vient compliquer les choses. 

Dans le cadre d'une étude récente portant sur des champs cultivés entre 
à 15 ans, Lévesque et al . (1982) a montré que les changements chimiques liés à 
l'humification et la minéralisation ne se produisaient que dans les couches 
arables, contrairement aux changements physiques qui s'observaient plus en 
profondeur dans les profils de sol. L'établissement d'un synchronisme 
stratigraphique entre les couches souterraines par analyse palynologique s'est 
avéré un élément-clé de cette étude (Mathur et al . f 1982). Dinel et al . 
(1987) ont montré que la culture des sols de marécages entourés de digues 
apportait des changements chimiques dans tout le profil du sol, mais aussi que 
ces changements résultaient d'un mouvement descendant de matériaux organiques 
fins partiellement dégradés. Ces études montrent bien que les mesures visant 
à contrôler l'affaissement à long terme des sols organiques cultivés devraient 
porter sur la couche superficielle, puisque c'est là où se produit la majeure 
partie de l'oxydation biochimique. 



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HUMIFICATION ET AFFAISSEMENT DES SOLS ORGANIQUES 

Avant d'exploiter une tourbière, il faut dans tous les cas la drainer, 
afin d'aérer la tourbe. Dans le cas des tourbes utilisées pour l'agriculture, 
l'augmentation de la décomposition et de 1 'humification résultant du drainage 
est encore accélérée par le chaulage, la fertilisation et le travail du sol 
nécessaires aux cultures. D'après Bramryd (1980) notamment, l'effet de la 
décomposition et de l'humification des tourbières drainées sur les cycles 
globaux du carbone et de l'azote est considérable. Parce que l'humus produit 
est plus compact que les résidus végétaux non décomposés, l'humification 
contribue également à la perte de volume du dépôt organique. Cette perte se 
traduit par un abaissement lent et régulier de la surface des sols cultivés de 
1 mm à 7 crn.a - !. L'examen de ce phénomène d'affaissement permet d'observer 
les effets relatifs de divers facteurs sur le taux d 'humification dans les 
tourbières (Mathur, 1982). 

Les tourbes plus riches en cellulose se décomposent plus, et plus 
rapidement, que ne le font les tourbes ligneuses. Il est entendu que le 
climat exerce une influence sur tous les processus biologiques; Eggelsman 
(1976) a montré que, pour un groupe de tourbières minérotrophes , les taux 
d'affaissement étaient corrélés au facteur de Lang (précipitations annuelles 
en mm/température moyenne en °C). Il faut s'assurer que la surface de 
saturation reste élevée sous une tourbière exploitée puisque l'eau remplace 
alors l'air dans les pores du sol, ce qui permet de réduire l'humification et 
l'affaissement. Le niveau auquel la surface de saturation peut être maintenue 
de façon pratique et sûre est déterminé en partie par la nature des cultures. 
Le choix des cultures détermine également la valeur du pH du sol à atteindre 
par chaulage. La décomposition microbienne et l'humification qui l'accompagne 
sont maximales dans un sol de pH neutre ou presque. D'après Frercks et Puffe 
(1959), environ 50 % de l'augmentation du taux de décomposition due à une 
augmentation du pH se produit lorsque le pH est situé entre 4 et 6. La 
majorité des cultures agricoles exigent un sol de pH supérieur à 5,0-5,5, bien 
que pour certaines cultures, les rendements peuvent être acceptables avec des 
pH plus faibles (Lévesque et Mathur, 1983; Mathur et Lévesque, 1983). À 
mesure que la décomposition et l'humification progressent et que la tourbe 
devient plus dense, les vides entre les particules de sol deviennent plus 
petits. Comme les micropores ont plus tendance à être anaérobies que les 
macropores, l'humification ralentit au fil du temps faute d'oxygène. Là où la 
densité des racines est élevée, par exemple sous du gazon, l'oxygène peut 
manquer. Ainsi, les sols tourbeux sous cultures de graminées ont tendance à 
moins se décomposer et s'affaisser que les sols sous cultures sarclées 
(Schothorst, 1977; Lévesque et al . . 1987). 

De vastes régions de sols organiques au Canada, aux États-Unis et 
ailleurs, très rentables à l'heure actuelle, sont progressivement menacées par 
l'humification et l'affaissement subséquent (Stephens et Speir, 1970; Mathur, 
1982). À mesure que se décomposent, s'humifient et s'affaissent les sols, la 
teneur en humus augmente, ce qui crée des sites de complexation dense pour 
certains oligoéléments essentiels et de rétention de divers pesticides 
utilisés pour la protection des cultures. De plus, la capacité de rétention 
d'eau et la conductivité hydraulique des sols diminuent parce que les tourbes 



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humifiées sont plus compactes et retiennent moins bien l'eau que les tourbes 
brutes. Parce que les sols s'affaissent, le drainage doit être périodiquement 
intensifié et les champs, protégés contre les inondations (terrains plus hauts 
ou plans d'eau avoisinants) . 

COMMENT PROLONGER LA VIE UTILE DES SOLS ORGANIQUES 

Même si la dégradation, la décomposition et l'affaissement des sols 
organiques cultivés sont inévitables, parce qu'ils sont inhérents à leur 
nature même, il existe des moyens de retarder la disparition des sols 
organiques, par des pratiques de gestion appropriées ou des interventions 
chimiques et biologiques innovatrices. 

La méthode la plus évidente pour ralentir l'humification et 
l'affaissement consiste à s'assurer que la surface de saturation sous les 
champs reste élevée; en effet, l'eau exclut l'air, qui favorise la 
décomposition biooxydante, et limite 1 'aff aisément physique de la couche 
superficielle de flotter. Parce que cette méthode n'est pas entièrement sûre 
cependant, la surface de saturation n'est généralement pas conservée assez 
haut pour entraver efficacement la décomposition. 

En Europe, du sable est versé sur des pâturages tourbeux afin d'aider à 
réduire l'affaissement; on peut s'assurer que la surface de saturation reste à 
l'interface minéral-organique et le sable est capable de porter le poids des 
bêtes à cornes. Dans certaines tourbières minérotrophes utilisées pour la 
culture des céréales, les champs sont inondés de l'automne au printemps afin 
de permettre la sédimentation des matières minérales que contiennent les eaux 
courantes. Ces matières minérales sont alors mélangées aux couches 
organiques, ce qui aide à la stabilisation de l'humus. 

Soulignons que, pour certaines cultures, le mélange d'une couche 
superficielle organique aux composantes minérales qu'on retrouve sous les 
cultures constitue une pratique d'amélioration de la majorité des sols 
organiques lorsque cela est possible. Cette pratique est couramment utilisée 
en Allemagne, en Hollande et dans l'est de l'Angleterre (East Anglia) où de 
vastes portions de tourbières se trouvent généralement sur un sous-sol sableux 
(Kuntze, 1980; Wind et Pot, 1976; Smith, 1969). Au Canada, la présence d'un 
substratum sableux n'est pas aussi fréquente et plusieurs autres types de 
couches sous-jacentes limniques et minérales s'observent; certains de ces 
matériaux pourraient entraîner des problèmes par moments. Dans le cadre d'une 
étude récente, (Lévesque et al . . 1988), les auteurs ont montré que le mélange 
des couches superficielles organiques et de divers types de couches minérales 
inférieures permet d'améliorer ces dernières. D'importantes chutes de 
productivité à court terme des couches organiques superficielles peuvent être 
évitées si l'on réduit l'apport (volume /volume) de la couche minérale à 
environ 25 % au début, surtout dans le cas de l'argile. La présence de gyttja 
est nuisible à l'aptitude culturale d'un sol organique, sauf là où s'observe 
en même temps une couche de coquillages. Les améliorations produites par le 
mélange des couches superficielles organiques aux couches minérales 
comprennent l'amélioration de la structure. 



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L'humification et l'affaissement des sols organiques cultivés peuvent 
être retardés d'environ 50 % par l'ajout graduel de cuivre (5 à 15 
kg.ha~l.a~l) jusqu'à l'obtention, et au maintien, de concentrations de 100 
à 400 ug.g~l dans des sols de densité apparente de 0,1 à 0,4 g. cm - 3 
(Mathur, 1982; Mathur et Lévesque, 1983). Les auteurs ont montré que les 
concentrations de cuivre nécessaires sont de beaucoup inférieures à celles 
qui, d'après des études, entraînent des problèmes agricoles ou 
environnementaux (Mathur, 1987). Le cuivre inactive les enzymes de 
dégradation du sol organique qui en déterminent le taux de décomposition. 

CHOIX DES CRITÈRES DE DÉTERMINATION DE LA VALEUR AGRONOMIQUE DES SOLS 
ORGANIQUES 

Un système de classification des aptitudes culturales, proposé récemment 
par Mathur et Lévesque (1987) comporte sept facteurs permettant de choisir les 
critères adéquats d'évaluation de la valeur agronomique des sols organiques. 
Cinq des sept facteurs (tableau 1) sont liés aux propriétés inhérentes aux 
matériaux tourbeux; en fait, ces facteurs ou critères pourraient être utilisés 
en même temps que le paramètre de qualité du sol. Ce sont : 

- le degré de décomposition (au sens botanique), 

- la teneur en bois, 

- la réaction (pH), 

- l'épaisseur du dépôt, 

- la nature des matériaux sous-jacents. 

a) Degré de décomposition (au sens botanique) 

On met beaucoup l'accent sur le degré de décomposition dans la 
classification des tourbes, parce que ce critère est en corrélation avec toute 
une série d'autres propriétés qui ont un effet sur la productivité 
potentielle, nommément la densité, la capacité de rétention de l'eau, la 
porosité, la conductivité hydraulique, la capacité portante, la capacité 
d'échange cationique, etc. 

Une tourbe mixte (mousse de sphaignes, un peu de bois et de carex) est 
préférable à une tourbe composée uniquement de sphaignes. Par rapport aux 
mésisols et aux humisols, les sphagno-fibrisols ont une capacité portante plus 
faible et sont plus sensibles à l'affaissement, plus lents à se réchauffer, 
plus difficiles à drainer, plus pauvres en éléments nutritifs et plus acides 
mais ils ont une capacité de rétention de l'eau et une porosité plus élevées. 
Les humisols, eux, ont une perméabilité faible, une conductivité hydraulique 
très basse, mais une rétention d'ions et une capacité d'échange plus élevées. 

Pour la culture des légumes, il faut environ cinq fois plus de 
fertilisants azotés dans des sphagno-fibrisols que dans un mésisol ou un 
humisol. Par contre, dans le cas des cultures maraîchères, le coût du N 
supplémentaire ne représente qu'une faible part des coûts totaux. Les 
fibrisols ont généralement des concentrations de Cu, Fe, Mn et Zn plus faible 
que les autres sols organiques (Lévesque et Mathur, 1986). D'après les études 
que nous avons réalisées récemment sur un grand nombre de sols, il semblerait 
cependant que la disponibilité de ces éléments pour les plantes varie de bonne 



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à excellente dans les fibrisols à cause de l'absence de sites spécifiques à la 
complexation reliés à l'humus (Mathur et Lévesque, 1988; Lévesque et Mathur, 
1988). Parce que leur pH est généralement faible, on pense que les 
sphagno-fibrisols ont besoin d'un apport plus grand en chaux; cependant, leur 
densité apparente étant également faible, la quantité totale de chaux 
nécessaire pourrait bien ne pas être si importante. La valeur agronomique et 
la qualité des sphagno-fibrisols pourraient être meilleures que ce que l'on 
avait pensé. La possibilité d'utiliser le paillage plastique pour les 
améliorer, comme nous l'ont révélé nos travaux préliminaires, doit faire 
l'objet d'autres études. 

b) Teneur en bois 

La présence de souches et de troncs crée un obstacle physique à la mise 
en valeur et à la culture; on ne s'entend pas sur ce qui constitue des 
quantités inacceptables de bois, mais il est sûr qu'il faut tenir compte de la 
résistance à la décomposition (dureté), ainsi que de la profondeur à laquelle 
il se trouve. 

La présence de bois à la surface cause des problèmes : ensemencement et 
germination non uniformes et interruption fréquente et bris occasionnel des 
machines utilisées pour la récolte des cultures-racines. Par contre, la 
présence de bois sous la couche arable est intéressante puisque le bois a une 
perméabilité acceptable, rétricit moins par séchage et compression et se 
décompose et s'affaisse plus lentement que la plupart des autres matériaux. 
En d'autres mots, la présence de bois dans tout le profil ou près de la 
surface entraînerait des problèmes plus graves et de plus longue durée que la 
présence de bois dans la partie inférieure du profil. 

c) Réaction (pH) 

Un pH faible ou élevé a un effet négatif sur la disponibilité des 
éléments nutritifs. Les quantités élevées de chaux nécessaires pour redresser 
des pH faibles pourraient n'être pas si élevées qu'on le croit puisque les 
sols organiques, à pH de 3 et de 4, seraient moins denses et auraient donc 
besoin d'une moins grande quantité de chaux, en poids. Il faut souligner que 
plusieurs cultures (pommes de terre et graminées) peuvent bien pousser dans 
des sols organiques dont le pH est d'environ 4,0. De plus, parce que la CEC 
des sols organiques est élevée, une plus grande quantité de Ca y est 
disponible pour les plantes que dans un sol minéral pour des niveaux 
semblables de saturation en base (Lévesque et Mathur, 1983; Mathur et 
Lévesque, 1983). De plus, dans les sols organiques sans aluminosilicates, 
même lorsque le pH est de 4,0, les teneurs en Al solubles ne sont pas 
phytotoxiques. 

d) Épaisseur du dépôt 

L'épaisseur d'un sol organique est d'importance capitale lorsqu'il est 
question de l'utiliser à long terme. Les 80 cm supérieurs sont généralement 
situés au-dessus de la nappe phréatique dans un sol cultivé et sont 
vulnérables à la biodégradation et à l'aff aisément. La nature des matériaux 
situés 



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entre 80 et 200 cm de profondeur a un effet sur le mouvement de l'eau, donc 
sur le choix du système de drainage requis. Un dépôt tourbeux de plus de 
200 cm de profondeur devrait pouvoir être exploité pendant au moins 50 ans. 
Dans le cas de sols moins épais, la mise en valeur n'est peut-être pas 
économique. 

e) Matériaux sous-iacents 

La nature des matériaux minéraux sous-jacents constitue également une 
importante considération lorsqu'il s'agit de planification à long terme, 
notamment d'une utilisation continue après la disparition de la majeure partie 
de la tourbe. Par exemple, si le substratum se compose de gyttja riche en 
soufre réduit, en gravier ou en roc, il resterait peu de sol à valeur 
culturale. Des sols organiques peu profonds auraient tendance à s'assécher là 
où ils reposent sur des sols sableux, ou à entraîner la formation d'une nappe 
phréatique perchée là où ils reposent sur des argiles compacts. Soulignons 
cependant que le mélange de sols organiques et des couches sur lesquelles ils 
reposent constitue, dans la plupart des cas, une pratique d'amélioration, nous 
permettant d'obtenir des couches arables qui conviennent très bien pour la 
production de céréales et de légumes (Lévesque et Mathur, 1985). 

CHOIX DES CRITÈRES DE SURVEILLANCE CONTINUE DE LA QUALITÉ AGRONOMIQUE DES SOLS 
ORGANIQUES 

Les critères dont il vient d'être question pourraient servir à évaluer le 
potentiel agricole et la variation de la qualité des sols organiques. Dans le 
cas d'un usage agricole, la qualité du sol devrait être mesurée dans un 
contexte dynamique; c'est-à-dire, comment le sol évolue, se modifie ou résiste 
à la dégradation, à court et à long terme. Les critères devraient refléter 
les avantages et les inconvénients de diverses pratiques culturales. Ces 
critères devraient également montrer comment parvenir, de façon économique, à 
une productivité fiable et comment la prévoir pour un climat et des cultures 
donnés. 

À l'heure actuelle, les données nécessaires au choix de ces critères sont 
fragmentaires; il est donc nécessaire de recueillir des renseignements par le 
suivi de divers types de sols organiques. Ce dernier devrait porter surtout 
sur les changements qui ont un véritable effet sur : la capacité 
d'emmagasinement et d'approvisionnement en eau et en éléments nutritifs, la 
capacité de transmettre de l'eau et d'échanger des gaz, la capacité de 
réaction à toute modification physique, chimique et environnementale, la 
capacité d'adaptation à de nouvelles pratiques de gestion et de culture et la 
capacité de production et de maintien de rendements acceptables. À cet égard, 
une étude récente (Mathur et Lévesque, 1989) a montré que la qualité des sols 
organiques (capacité d'emmagasinement de l'eau et des éléments nutritifs) 
diminue en fonction de la durée de l'exploitation, même avant que des 
problèmes de gestion de l'eau et des éléments nutritifs ne naissent, 
probablement à cause d'une mauvaise aération du sol. 



- 30 - 

Au tableau 2 sont regroupées les propriétés dont la mesure est 
susceptible de fournir des renseignements utiles sur la nature et l'état 
dynamique des sols organiques cultivés. Certaines propriétés sont de nature 
plus générale (par exemple degré de décomposition), d'autres permettent 
d'indiquer les variations que connaît un sol, ou son évolution. Une 
évaluation préliminaire des diverses propriétés a été réalisée (tableau 2). 

Les chercheurs s'entendent généralement pour dire que le degré de 
décomposition du matériel tourbeux en constitue la caractéristique la plus 
marquée, que l'on considère le rôle naturel ou économique des sols 
organiques. En effet, à l'exception de l'état d'agrégation et, peut-être du 
pH, les 16 propriétés ou caractéristiques données au tableau 2 sont 
directement liées à l'état de décomposition des matériels tourbeux, ou en 
dépendent. Mathur et Farnham (1985) ont clairement montré ces liens dans leur 
article portant sur les diverses façons de mesurer le degré d'humification ou 
de décomposition des sols organiques. 

Idéalement, les 16 propriétés devraient être mesurées dans des sols 
représentatifs. Les mesures réalisées dans des sols cultivés devraient être 
pondérées en fonction du rendement de ces sols. De plus, la surveillance 
continue devrait porter sur une période de plusieurs années, permettant 
d'arriver à des résultats concluants. Il ne sera pas nécessairement possible 
d'effectuer toutes les mesures pour tous les sols et toutes les cultures 
nécessaires. Il faudrait cependant effectuer suffisamment de mesures pour 
permettre de bien choisir les critères. Nous espérons pouvoir établir 
quelques indicateurs fiables assez rapidement après le début du suivi afin de 
mieux orienter celui-ci. 

EN GUISE DE CONCLUSION 

Les auteurs, on l'a vu plus haut, soulignent l'existence d'une certaine 
quantité d'information sur l'évolution de la tourbe, les changements apportés 
par la culture, les pertes et les gains liés à diverses pratiques culturales 
et de gestion. La présente étude vise, par la réalisation de mesures et la 
surveillance continue des propriétés des sols organiques, à découvrir où et 
quand l'une des propriétés du sol commence à en limiter la qualité; cela se 
manifeste par une diminution du rendement. Par exemple, à quel moment le 
rendement d'une culture commence-t-il à diminuer parce que le sol n'est pas 
assez épais? Que peut-on dire alors de la qualité du sol? Il est 
véritablement nécessaire d'obtenir de bonnes données de base permettant de 
définir et d'évaluer de façon pratique et sûre la qualité d'un sol en vue 
d'une productivité viable. 

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- 36 - 

Tableau 1. Guide modifié de classification des sols organiques selon leurs possibilités 
agricoles (Mathur et Lévesque, 1987) 



1. Décomposition 



Teneur en bois 



Facteurs Points de désavantage 

Fibres frottées C'A) 

Fibrique >60 % sphaignes majoritaires 25 

40 à 60 % sphaignes majoritaires 20 

40 à 60 % sphaignes non majoritaires 10 

Mésique 20 à 40 % n'importe quel matériau 

10 à 20 % n'importe quel matériau 10 

Humique <10 % 20 



Présence de bois (en volume %) 

Aucun 

1 à 25 % sous 80 cm 5 

1 à 25 % au-dessus de 80 cm 10 

25 à 50 % sous 80 cm 10 

25 à 50 % au-dessus de 80 cm 20 

>50 % sous 80 cm 20 

>50 % au-dessus de 80 cm 35 



20 
10 

10 
20 




10 
20 
30 

5. Matériaux sous-.iacents (épaisseur >20 cm) situés à 3 m de la surface 

silt, loam 10 

sable 15 

argile 20 

Gyttja, tourbe sédimentaire ou coprogène 

sans couche contiguë riche en coquillages 50 

Gyttja, tourbe sédimentaire ou coprogène avec 

couche contiguë (>20 cm) riche en coquillages 10 

ou de marne 
Couche de marne ou riche en coquillages 10 

Roc 50 

Pierrosité (<10 %) dans la couche inférieure 

minérale 5 

Gravier ou > 30 % de pierres dans l'une des 

couches inférieures 30 



3. 


Réaction 




pH 




<3,5 




3,5 à 5,0 




5,0 à 6,5 




6,5 à 7,5 




>7,5 


4. 


Épaisseur du dépôt organique 




>200 cm 




120 à 200 cm 




80 à 120 cm 




<80 cm 



Tableau 2. 



- 37 - 

Liste préliminaire des critères utiles au suivi de la qualité 
agronomique des sols organiques. 

(*** = plus pertinent) 
( * = moins pertinent) 



Critères 



Pertinence de 
1' indicateur 



a court - 
moyen ou 
long terme 



1. Degré de décomposition 

- fibres frottées (%) 

- indice PP (pyrophosphate) 

2. Teneur en cendre 

3. Réaction (pH) 

4. Densité apparente 

5. Capacité portante 

6. Rapport carbone: azote 

7. Affaissement : 

- vitesse 

- diminution relative de niveau 

8. Taux de respiration 

9. Activité de la phosphatase 

10. Rapport teneur en sucre: carbone total 

11. Rapport C aliphatique:C phénolique 

12. Valeur calorifique 

13. Capacité de rétention d'eau 

14. Conductivité hydraulique 

15. Porosité - rapport macro-pores :micro-pores 

16. Proportions de matériaux fins 

17. Aspects micromorphologiques: 

- Rapport matériaux amorphes :matériaux 
structurés 

- Rapport matériaux monomorphes:matériaux 
hétéromorphes 

18. État d'agrégation : 
coalescence des matériaux humiques 



*** 



** 



** 



** 



** 



** 



** 

*** 

** 

*** 

**• 

** 



M 

M 
S 
M 
M 
S 
M 

S 
S 
M 
M 
M 
S 
S 
M 
S 
L 



** 



- 38 - 
MATIÈRE ORGANIQUE ET QUALITÉ DU SOL 
M. SCHNITZER 

1. Introduction 

On appelle matière organique du sol l'ensemble de toutes les substances, 
renfermant du carbone organique, présentes dans les sols. La teneur en 
carbone organique des sols varie de moins de 0,1 % dans les sols désertiques à 
près de 100 % dans les sols organiques. Au Canada, un sol agricole typique 
peut contenir 2 à 5 % de matières organiques dans les 15 cm supérieurs. 

La matière organique du sol se compose d'un mélange de résidus végétaux 
et animaux à divers stades de décomposition, de substances synthétisées 
microbiologiquement ou chimiquement, ou les deux, de produits de dégradation, 
de microorganismes, de petits animaux et des restes de leur décomposition 
(Schnitzer et Khan, 1972). Pour simplifier ce système très complexe, on peut 
classer la matière organique en deux catégories : a) les substances non 
humiques et b) les substances humiques. 

Les substances non humiques comprennent celles dont les caractéristiques 
chimiques sont encore reconnaissables, notamment les glucides, les protéines, 
les peptides, les acides aminés, les purines, les pyrimidines, les graisses, 
les acides gras, les alcanes, les cires, les résines, les pigments et autres 
composés organiques de faible poids moléculaire. Ces composés se dégradent en 
général relativement facilement dans les sols et ont de courtes durées de vie. 

La majeure partie de la matière organique du sol se compose toutefois de 
substances humiques qui sont des matériaux amorphes surtout hydrophiles, dont 
la chimie est complexe, et qui s'apparentent à des polyélectrolytes. Leur 
poids moléculaire varie de quelques centaines à plusieurs milliers (Schnitzer, 
1978). Les substances humiques ne présentent plus les caractéristiques 
physiques et chimiques particulières, normalement associées à des composés 
organiques bien définis, mais sont plus résistantes à la dégradation chimique 
et biologique que ne le sont les substances non humiques. 

Avant de se pencher sur les effets de la matière organique sur la qualité 
du sol, il semble approprié de décrire la composition chimique de la matière 
organique. 

2. Composition de la matière organique du sol 

Voici des estimations de la composition moyenne de la matière organique 
d'un sol minéral canadien typique : glucides - 10 %; composés azotés - 10% (y 
compris les protéines, les peptides, les acides aminés, l'ammoniac, les 
purines, les pyrimidines et les substances azotées non identifiées); alcanes, 
acides gras, graisses, cires, résines, etc. - 10 %; substances humiques (acide 
humique, acide fulvique, humine) - 70 %. Ces chiffres peuvent varier d'un 
endroit à l'autre. 



- 39 - 

Nous traiterons dans les paragraphes suivants de chacun des groupes des 
composantes principales de la matière organique. 

2.1 Glucides 

Les glucides se présentent essentiellement, dans la matière 
organique, sous forme de polysaccharides (Cheshire, 1979). Ces 
polysaccharides, après hydrolyse acide produisent des hexoses (glucose, 
galactose, mannose), des pentoses (arabinose, ribose, xylose), des 
désoxyhexoses (fucose et rhamnose), des acides uroniques (acide glucuronique 
et galacturonique) en plus de petites quantités de fructose et de méthyloses 
(2-0-méthyle-L-rhamnose et 4-0-méthyle-D-galactose) . De petites quantités 
d'alcool de sucre (mannitol et inositol) ont également été trouvées. Les 
hydrolysats de la matière organique du sol renferment généralement aussi les 
deux amino-sucres (glucosamine et galactosamine) et parfois également des 
traces d'acide muramique (Cheshire, 1979; Stevenson, 1982). 

Mises à part les traces de sucres hydrosolubles, on ne peut isoler 
facilement les glucides des sols parce qu'ils sont intimement liés aux 
composantes non glucidiques. Il n'est pas clair à l'heure actuelle si les 
glucides constituent un mélange hétérogène de divers polysaccharides 
renfermant des sucres différents ou s'ils consistent en un seul polysaccharide 
homogène complexe renfermant divers sucres. Les glucides proviennent de 
résidus animaux et végétaux et de gomme excrétée par les cellules des 
microorganismes (Cheshire, 1979). 

Parmi toutes les composantes de la matière organique du sol, les 
polysaccharides sont les plus facilement disponibles comme sources d'énergie 
pour les microorganismes. 

2.2 Composés azotés 

L'azote est le seul élément nutritif essentiel qui ne soit pas issu 
de l'altération des minéraux; il provient de l'atmosphère où il est le 
principal gaz (79 %) (Schnitzer, 1985). Seuls quelques microorganismes 
peuvent utiliser le N2 moléculaire; tous les autres organismes vivants ont 
besoin de N combiné à d'autres éléments pour survivre. Le sol s'enrichit en 
azote par fixation de molécules de N2 dans les microorganismes et par 
l'apport en ammoniac et en nitrates contenus dans l'eau de pluie. Le sol 
s'appauvrit en azote par prélèvement à cause des cultures, du lessivage et de 
la volatilisation. La conversion de molécules de N2 se produit par la 
fixation de l'azote biologique. À leur tour, des formes organiques de N sont 
converties par ammonification et nitrification respectivement en NH3 et 
NO3 ~. Presque tout l'azote du sol est combiné ou étroitement associé à 
la matière organique. Dans un sol typique canadien, la répartition moyenne de 
N est la suivante : N-acides aminés : 30 %; N-sucres aminés : 3 %; N 
ammoniacal : 23 %; N dans les purines et les pyrimidines : 2 %; N non 
identifié : 42 % (Schnitzer, 1985). Si l'on suppose que la moitié du NH3-N 
provient de structures complexes renfermant du N, 53 % du N total de la 
matière organique du sol reste indéterminé. D'après certaines études 
réalisées récemment, une part du N indéterminé est présent dans les anneaux 



- 40 - 

hétérocycliques dans la matière organique. L'importance de l'azote dans les 
sols est de toute évidence liée au fait qu'il s'agit d'une composante 
importante des prot ines, des acides nucl igues, des porphyrines et des 
alcaloïdes. Il demeure préoccupant que nous ne sachions pas sous quelle 
forme se présente environ la moitié du N organique qui se trouve dans de 
nombreux sols agricoles; des études seraient donc nécessaires afin de 
déterminer de façon précise toutes les formes de N dans le sol. 

2 .3 Alcanes et acides gras 

La matière organique du sol renferme divers groupes de lipides qui 
vont des alcanes simples et des acides gras aux stérols, aux terpènes, à la 
chlorophylle, aux matières grasses, aux cires et aux résines (Stevenson, 
1982). Comme les lipides sont hydrophobes, ils peuvent altérer les propriétés 
physiques du sol. Des extraits de sols obtenus dans des conditions 
supercritiques au n-pentane renferment des alcanes cycliques et des n-alcanes 
à longue chaîne linéaire (Schnitzer et al . f 1986). Les principales 
composantes sont cependant des acides gras hydroxy et dicarboxylique 
insaturés, ramifiés et à longue chaîne normale d'origine microbiologique. Des 
spectres de [l^cjRMN de divers types de matières organiques du sol révèlent 
la présence d'importantes concentrations de structures aliphatiques qui 
pourraient comporter des cires complexes. 

2 .4 Substances humiques 

Il s'agit de matériaux de type polyélectrolyte, à chimie complexe, 
qui sont amorphes, foncés, partiellement aromatiques et surtout hydrophiles; 
ils constituent la majeure partie de la matière organique en poids. 

Les substances humiques sont généralement classées en trois fractions 
selon leur solubilité dans les acides et les bases : I) l'acide humique (AH), 
qui est soluble dans les bases diluées, mais coagule à l'acidification de 
l'extrait alcalin; II) l'acide fulvique (AF), la fraction qui reste en 
solution lorsqu'on acidifie l'extrait alcalin, c'est-à-dire la fraction qui 
est soluble à la fois dans les bases et les acides dilués et III) l'humine, la 
fraction humique qui ne peut être extraite du sol par base ou acide dilué 
(Schnitzer, 1978; Stevenson, 1982). Sur le plan chimique l'AH renferme plus 
de C et de N mais moins de groupes C0 2 H et moins de que l'AF; de plus il a 
un poids moléculaire plus élevé que l'AF. Il y a relativement peu de 
différence en ce qui concerne les teneurs en H et en S ainsi que les 
concentrations des groupes OCH3, C = et OH phénolique. D'après les 
données publiées et des données de [ 13 C]RMN plus récentes, il semblerait que 
les caractéristiques analytiques des humines soient semblables à celles des 
acides humiques. 

Selon d'importantes études chimiques et spectroscopiques, 50 à 60 % 
du poids des matériaux humiques se composeraient de structures aromatiques 
auxquelles se substituent de nombreux groupes C0 2 H et OH (Schnitzer, 1978). 
Ces structures s'associent grâce à des liens à énergie relativement faible 
pour former un réseau dans lequel sont absorbés les alcanes, les acides gras, 
les glucides et les composants azotés. Les particularités de la structure 



- 41 - 

humique sont sa flexibilité moléculaire et sa capacité d'interaction, grâce à 
des groupes fonctionnels renfermant de l'oxygène, avec d'autres composantes 
organiques et inorganiques des sols. Les substances humiques sont donc de 
bons agents de complexation naturels qui possèdent des surfaces de réaction 
relativement importantes. Ils sont également d'excellents dispersants et 
peuvent servir aussi bien d'oxydants que d'agents de réduction. Les 
substances humiques sont plus résistantes à la biodégradation dans le sol que 
ne le sont les biopolymères (glucides et protéines). La stabilité des 
substances humiques résulte de leur arrangement structural compliqué, qui 
semble les protéger d'une grande hydrolyse enzymatique, de la formation de 
complexes avec les cations polyvalents et du fait qu'ils sont absorbés sur les 
minéraux argileux. 

2.5 Phosphore et soufre 

Le P et le S sont d'autres éléments nutritifs des plantes que l'on 
retrouve dans la matière organique du sol. 

Le P entre en jeu dans presque toutes les voies métaboliques 
importantes; il est de plus une composante de la structure des acides 
nucléiques, des coenzymes, des phosphoprotéines et des phospholipides (Tate, 
1985). Le P est présent dans les sols sous toute une variété de formes. 
L'anion orthophosphate interagit avec la matière organique du sol, les 
carbonates solides, les minéraux argileux et les hydroxydes et oxydes d'Al et 
de Fe. De petites quantités de P condensé, essentiellement d'origine 
microbienne, s'observent sous forme de pyrophosphates et de polyphosphates 
supérieurs. Entre 20 et 70 % du phosphate total des horizons superficiels de 
la plupart des sols sont sous forme organique, notamment des esters d'acide 
phosphorique et des hexa-phosphates et penta-phosphates d'inositol. De plus, 
des phospholipides et des nucléotides sont présents dans les sols en 
concentrations faibles. Mises à part des traces de glycophosphates, de 
phosphoprotéines et de glycérophosphates, ainsi que de faibles quantités de 
phosphonates, la nature chimique d'au moins 30 % du P organique reste inconnue 
(Tate, 1985). Il est probable que les formes non déterminées de P organique 
se présentent dans des complexes insolubles avec des minéraux argileux, des 
oxydes hydratés et de la matière organique du sol. 

Il semble que le P organique doit être minéralisé pour être 
disponible pour les plantes. Certaines formes de P organique récemment 
établies par [31p]RMN comprennent des diesters d* orthophosphate mais pas 
d'esters d' orthophosphate. La minéralisation du P organique en P inorganique 
est effectuée par des microorganismes et des enzymes. Les activités de 
phosphatase sont généralement nombreuses dans la rhizosphère parce que les 
populations microbiennes y sont plus élevées et que des phosphatases végétales 
y sont présentes. Les plantes utilisent également d'autres moyens : 
ramification des racines, poils radiculaires et rapports symbiotiques avec des 
mycorhizes, pour extraire le P du sol. D'après des estimations récentes des 
taux annuels moyens de minéralisation du P organique dans trois sols arables 
anglais, environ un tiers de l'absorption moyenne de P par les cultures 
pourrait provenir de la matière organique du sol par minéralisation (Chater et 
Mattingly, 1979). D'après des estimations antérieures, la matière organique 



- 42 - 

dans les sols arables anglais pouvait fournir 6 kg P ha" 1 et du P organique 
minéralisé pouvait fournir 15 kg P ha -1 pour des sols de prairies (Gasser, 
1962). La minéralisation et l'immobilisation du P dans les sols sont des 
processus biologiques importants qui en contrôlent la disponibilité pour les 
plantes. 

La teneur en S des sols varie de 0,002 à 3,5 % (Scott, 1985). Les 
plantes ont besoin de cet élément pour produire les protéines, les vitamines, 
la chlorophylle, l'huile glycocydique et des liens sulfure structurellement et 
physio logiquement importants comme les parois cellulaires et les groupements 
sulfhydryles. Pour obtenir un rendement maximum de luzerne il faut une part 
de S pour chaque 11 à 12 parts de N (Biederbeck, 1978). Les plantes tirent 
essentiellement le S des feuilles sous forme de sulfate dissous et, dans une 
moindre mesure, de l'atmosphère par absorption foliaire de SO2. Le cycle du 
S ressemble à celui du N en ce qu'il possède une importante composante 
atmosphérique et parce qu'il est associé à la matière organique du sol; il est 
cependant différent en ce qu'il est surtout disponible par la plante par 
altération des minéraux (Biederbeck, 1978). Plus de 90 % du S total dans la 
plupart des sols non calcaires sont présents sous forme organique, dont : 

a) Le S organique, réduit en H2S par un traitement à l'acide 
iodhydrique. Sont compris les esters de sulfate et les éthers sous forme de 
sulfate phénolique, de polysaccharides sulfatés, de sulfates de choline et de 
lipides sulfatés; on considère que c'est la forme la plus labile du S 
organique. 

b) Le S organique, réduit en sulfure inorganique par nickel Raney. 
Cette fraction semble se composer essentiellement d'acides aminés contenant 
des S, comme la cystéine et la méthionine. 

c) Le S organique, non réduit par acide iodhydrique ou nickel Raney. 
Il se présenterait sous forme de composés à liens C-S très résistants. 

Les principales formes sulfatées dans les sols calcaires sont les 
sulfates de Mg, de Ca et de Na hydrosolubles. Les principaux facteurs qui 
modifient l'adsorption des sulfates dans les sols sont le pH, la teneur en 
oxyde de Fe et d'Al et la concentration de sulfates. On retrouve souvent les 
sulfates sous forme d'impuretés coprécipitées et cocristallisées du CaCÛ3, 
qui sont insolubles. Seuls les sulfates hydrosolubles et adsorbés semblent 
disponibles pour les cultures. 

Dans les sols, les transformations du S résultent essentiellement 
d'activités microbiennes, bien qu'une oxydation chimique soit également 
possible. Les principaux processus microbiens sont (Scott, 1985) : 

a) La minéralisation : dégradation des grosses molécules organiques 
renfermant du S en molécules plus petites, puis en sulfate inorganique. 

b) L'immobilisation : conversion des molécules inorganiques simples 
renfermant du S en composés organiques renfermant du S. 



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c) L'oxydation : conversion des composés inorganiques de S peu oxydés 
en sulfates. 

d) La réduction : réduction du sulfate et des composés intermédiaires 
en sulfure. 

À cause de l'utilisation des combustibles fossiles, des quantités de 
plus en plus importantes de S sont ajoutées à l'atmosphère, dont la majeure 
partie sous forme de SO2. Environ la moitié du SO2 est oxydée et retombe 
avec les précipitations sous forme de H2SO4, alors que l'autre moitié 
retombe en poussière sur la végétation, le sol ou l'eau, soit par adsorption 
directe du gaz, soit sous forme de matières particulaires. Le SO2 est 
ensuite oxydé. Le S atmosphérique peut avoir des effets néfastes sur 
l'environnement parce que sa teneur est très élevée par endroits. Des effets 
toxiques directs de grandes concentrations de SO2 sur la végétation et des 
effets indirects des pluies acides sur le biote aquatique et terrestre ont été 
signalés. Bien que les oxydes azotés contribuent jusqu'à 30 % de l'acidité 
des précipitations, c'est l'apport en S qui préoccupe le plus. Le S et le N 
peuvent être bénéfiques pour les sols, et si ce n'était pas de l'apport 
atmosphérique, des quantités considérables de S et de N supplémentaires 
auraient besoin d'être ajoutées au sol pour obtenir une croissance optimale 
des cultures (Scott, 1985). 

3. Effets de la matière organique sur la qualité du sol 

La matière organique du sol exerce trois effets principaux sur la qualité 
du sol : 

a) des effets physiques relativement à l'agrégation du sol, l'érosion, le 
drainage, l'état physique, l'aération, la capacité de rétention d'eau, la 
densité apparente, l'évaporation, la perméabilité, les propriétés mécaniques, 
etc. 

b) des effets chimiques liés à la capacité d'échange, la complexation des 
métaux, la capacité tampon, l'approvisionnement en N, P, S et oligoéléments, 
et leur disponibilité, 1' adsorption de pesticides et autres produits chimiques 
agricoles, etc. 

c) des effets biologiques sur les activités des bactéries, des 
champignons, des actinomycètes, des vers de terre, des racines, des poils 
radiculaires, de la biomasse, etc. 

Chacun de ces effets sera traité plus en détail dans les pages qui 
suivent. 

3.1 Effets physiques 

La culture intensive a tendance à réduire la teneur en matière 
organique du sol, ce qui a un effet néfaste sur les caractéristiques 
structurales du sol, notamment la taille des pores et des agrégats, la 



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stabilité des agrégats et une plus grande vulnérabilité à la compaction et 
enfin, la consolidation par humectation et séchage. La détérioration des 
caractéristiques structurales conduit à une diminution de la productivité 
parce qu'elle limite la croissance des racines, l'aération du sol et le 
drainage. La structure idéale du sol serait un assemblage poreux, friable et 
peu compact d'agrégats qui permettrait la libre circulation de l'air et de 
l'eau et faciliterait la culture, la plantation et la libre germination et la 
croissance des racines. 

On peut définir la structure du sol comme étant la taille et 
l'arrangement des particules et des pores dans les sols (Oades, 1984). Un sol 
convient bien pour la croissance des plantes lorsque sa structure est telle 
que les pores peuvent emmagasiner de l'eau pour les plantes, faire circuler 
l'air et l'eau et laisser pousser les racines. Idéalement, la majeure partie 
de la fraction argileuse d'un sol cultivé devrait se présenter sous forme de 
microagrégats floculés (<250 mu) liés entre eux et à d'autres particules 
pour former des macroagrégats (>250 mu) . Le diamètre de la plupart des 
macroagrégats devrait varier de 1 à 10 mm (Oades, 1984). La dégradation des 
macroagrégats à 1 'humectation, à cause de la présence d'air emprisonné et du 
gonflement inégal est dite désagrégation. La désagrégation entraîne une 
diminution de l'infiltration des pluies ou de l'eau d'irrigation et de la 
conductivité hydraulique et a un effet sur la stabilité des microagrégats. 

L'agrégation comporte le resserrement de particules du sol et la 
cimentation de ces particules par des agents liants en unités indépendantes. 
Les agents de liaison peuvent être organiques ou inorganiques. 

3.1.1 Agents de liaison inorganiques 

L'argile peut lier les particules en agrégats, mais ceux-ci perdront 
probablement leur forme à 1 'humectation. Les oxydes hydratés de fer et 
d'aluminium cimentent les particules en agrégats stables dans l'eau dont les 
diamètres sont supérieurs à 100 um, surtout dans les sols qui renferment 
plus de 10 % de sesquioxydes. Des aluminosilicates très désordonnés et des 
carbonates de calcium agissent aussi comme liants. L'efficacité du carbonate 
de calcium pourrait être due, en partie, à la présence de concentrations 
relativement élevées de Ca dans la solution du sol qui limitent la dispersion 
et le gonflement. 

3.1.2 Agents de liaison organiques 

Dans les couches superficielles de nombreux sols agricoles, la 
matière organique du sol semble jouer un rôle important dans la cimentation 
des agrégats. Tisdall et Oades (1982) classent les liants organiques selon 
qu'ils sont transitoires, temporaires ou persistants. 

Les agents de liaison transitoires, décomposés rapidement par des 
microorganismes, comportent les polysaccharides microbiens produits par 
l'ajout de divers matériaux organiques au sol, ainsi que les polysaccharides 
associés aux racines et à la biomasse microbienne dans la rhizosphère. Les 
polysaccharides se forment et se décomposent rapidement; ils sont liés à de 



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gros agrégats (>250 um de diamètre) stables passagèrement. Les 
polysaccharides peuvent être protégés de l'oxydation microbienne par 
association avec des ions métalliques, des tannins, des matériaux humiques ou 
par sorption sur des surfaces argileuses; ils persistent alors durant 
plusieurs années. Le rôle important de liaison que jouent les polysaccharides 
dans l'agrégation dans les sols a été souligné à de nombreuses reprises 
(Cheshire, 1979; Tisdall et Oades, 1982; Oades, 1984; Stevenson, 1982). De 
nombreux microorganismes produisent des mucilages ou gommes exocellulaires qui 
sont surtout des polysaccharides. Il est clair que dans certains sols, 
d'autres liants organiques ou même des ciments inorganiques sont actifs 
(Tisdall et Oades, 1982). Cela est particulièrement vrai dans le cas des 
agrégats dont le diamètre est supérieur à 50 um. Ajoutons que les 
polysaccharides jouent un rôle de liaison moins important dans les sols riches 
en matière organique. 

Les racines et les hyphes, notamment les hyphes micorhiziens 
vésiculeux et arborescents sont des liants temporaires (Tisdall et Oades, 
1982). Ces agents de liaison s'accumulent dans le sol en quelques semaines ou 
quelques mois à mesure que le système racinaire et les hyphes qui leur sont 
associés croissent puis persistent durant des mois et même des années. Les 
pratiques culturales du sol ont un effet sur ces liants. Non seulement les 
racines approvisionnent le sol en résidus organiques décomposables et font 
vivre une importante population microbienne dans la rhyzosphère, mais elles 
servent également d'agents de liaison. Les racines, même une fois mortes, 
emprisonnent les particules fines en macroagrégats stables. Les résidus 
provenant des racines se présentent sous forme de racines secondaires fines, 
de poils radiculaires, de cellules desquamées de la coiffe, de cellules 
mortes, de mucilages, de lysats et de matériaux volatils et hydrosolubles. La 
présence de plantes peut également faire augmenter de façon indirecte la 
résistance à l'eau des agrégats parce qu'elles nourrissent les animaux 
terricoles (vers de terre et mésofaune), leur permettant de former de larges 
populations. Les vers de terre peuvent stabiliser la structure du sol en 
l'ingérant et en le mélangeant intimement à des matériaux organiques humifiés 
dans son tube digestif. Les hyphes fongiques stabilisent également les 
macroagrégats. Dans les sols désertiques, des filaments d'algues bleues, des 
lichens et des hyphes fongiques peuvent stabiliser les sols contre l'érosion. 

Les agents de liaison persistants sont des matériaux humiques, 
partiellement aromatiques, dégradés, associés à des aluminosilicates, de 
l'aluminium et du fer amorphes. Les agents de liaison persistants comprennent 
probablement des complexes d'argile - métaux polyvalents - matière organique, 
A-M-MO et (A-M-M0) x (Edwards et Bremner, 1964), dont le diamètre est 
inférieur à 250 um (Tisdall et Oades, 1982). Ces liants proviennent 
probablement de fragments résistants de racines, d 'hyphes, de cellules et de 
colonies bactériennes (c'est-à-dire d'agents de liaison temporaires) qui se 
sont formés dans la rhyzosphère. La matière organique du sol serait le centre 
de l'agrégat et les particules d'argile fine y seraient adsorbées, plutôt que 
l'inverse (Tisdall et Oades, 1982). Parmi les autres liants persistants, on 
retrouve les polysaccharides et les matériaux organiques stabilisés par 
association à des métaux, des oxydes hydratés et des minéraux argileux. 



- 46 - 

3.1.3 Organisation des agrégats 

La formation d'agrégats stables à l'action de l'eau passe par la 
floculation des particules argileuses en domaines. La matière organique du 
sol relie les domaines en microagrégats (Oades, 1984). 

D'après Edwards et Bremner (1967), les macroagrégats (diamètre 
> 250 um) se composeraient de complexes d'argile-métaux 

polyvalents-matière organique (A-M-MO) où l'argile est liée, par des métaux 
polyvalents, à la matière organique humifiée. Des particules d'A-M-MO et 
d'(A-M-M0) x forment des microagrégats [(A-M-M0)x]y dont le diamètre est 
inférieur à 250 um. Des liaisons A-M-A et MO-M-MO et même des liaisons 
d'oxyde d'aluminium et de fer ou de liens hydrogènes peuvent également se 
présenter. Tisdall et Oades (1982) ont proposé un modèle d'organisation des 
agrégats selon quatre stades : <0,2 um ■• 0,2-2 um ■* 2-20 um - 
20-250 um - >2 000 um. 

Les particules résistantes à l'action de l'eau et dont le diamètre 
est inférieur à 0,2 um se présentent souvent sous forme de flocs où les 
plaquettes individuelles d'argile sont agglutinées et forment une masse 
floconneuse. Certaines particules sont des agrégats de matériaux très fins 
cimentés par de la matière organique et des oxydes de fer. La matière 
organique est adsorbée fermement à la surface des argiles. Les agrégats sont 
formés d'unités structurales de diverses tailles, cimentées par des agents de 
liaison. 

Les agrégats résistants à l'action de l'eau dont le diamètre est 
compris entre 2 et 20 um se composent de particules, de diamètre inférieur à 
2 um, étroitement liées par de la matière organique. La micrographie 
électronique de sols ou de minces couches de sols permet de voir des bactéries 
ou des colonies entourées d'une capsule composée de glucides et de substances 
graisseuses et azotées à laquelle est fermement fixée de l'argile fine. Ces 
agrégats sont formés de cellules bactériennes vivantes et de particules 
argileuses, ce qui explique pourquoi une large part de la biomasse microbienne 
est présente dans la fraction limoneuse. Puisque environ seulement 2 % de la 
matière organique compose la biomasse (Jenkinson et Rayner, 1977), les 
agrégats de la taille des limons renfermant des bactéries vivantes doivent 
être «jeunes». Après la mort et la décomposition des bactéries, des 
composantes fibreuses caractéristiques de la capsule bactérienne restent en 
place et lient les particules argileuses. Des fragments d'hyphes fongiques 
peuvent également entraîner la formation de petits agrégats stabilisés par des 
débris fongiques. 

Les agrégats dont le diamètre est compris entre 20 et 250 um se 
composent largement de particules de 2 à 20 um de diamètre liées par divers 
ciments, y compris des matériaux organiques persistants, des oxydes 
cristallins et des aluminosilicates très désordonnés. 

Les agrégats dont la taille est supérieure à 2 000 um sont cimentés 
par de fins réseaux de racines et d'hyphes; leur stabilité est contrôlée par 
les pratiques agricoles. Les agents de liaison inorganiques jouent un rôle 
moins important. 



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Contrairement à ce qui se produit pour les macroagrégats, la 
formation des microagrégats n'est pas touchée par les variations de la matière 
organique résultant de diverses pratiques agricoles; en effet, la formation de 
macroagrégats, qui dépend en grande partie des racines et des hyphes, est 
contrôlée par les pratiques cultures. Le nombre de macroagrégats stables 
diminue à mesure que baisse la teneur en matière organique du sol ou que se 
décomposent sans être remplacés les racines et les hyphes. 

3.1.4 Effet de la matière organique du sol sur les propriétés mécaniques 

D'après De Kimpe et al . , (1982) la présence de matière organique du 
sol en réduit la compaction et l'aff aisément, phénomènes qui sont liés à la 
capacité relativement élevée de rétention d'eau de la matière organique. En 
effet, d'après leur étude de 21 sols arables cultivés au Québec, la majeure 
partie de la rétention d'eau à la capacité au champ se faisait grâce à la 
matière organique plutôt qu'à la teneur en argile. De plus, les corrélations 
entre certains paramètres liés à l'eau (teneur en eau optimale, limites de 
liquidité et de plasticité) étaient toujours meilleures avec la matière 
organique qu'avec la teneur en argile pour ces sols. De Kimpe et al ont 
conclu que les deux variables qui ont un effet sur la densité apparente 
optimale, c'est-à-dire capacité maximale de déformation par compaction et 
résistance maximale à la déformation par affaissement des sols, sont 
contrôlées par la matière organique du sol. Toute recommandation visant à 
optimiser la praticabilité d'un sol et ses propriétés culturales doit tenir 
compte de la teneur en matière organique du sol. 

3.1.5 Adsorption de l'eau par la matière organique du sol 

Les substances humiques, principales composantes de la matière 
organique du sol, peuvent adsorber de grandes quantités d'R^O (Schnitzer, 
1986). Pour une humidité relative (HR) de 90 %, 1,0 g d'AH adsorbe 225 mg 
d'H20, et 1,0 g d'AF adsorbe 508 mg d'I^O. L'adsorption se fait en trois 
étapes : a) adsorption d'une seule couche d'eau jusqu'à ce que l'HR atteigne 
35 %; b) adsorption d'une autre couche d'eau jusqu'à ce que l'HR atteigne 
entre 35 et 60 % et c) adsorption de deux autres couches d'^O par l'AH et 
de six autres couches d'^O par l'AF, les couches d'H^O étant liées par de 
l'hydrogène (pour une HR > 60 %). L'adsorption de l'^O sur les matériaux 
humiques est un mécanisme coopératif, c'est-à-dire que plus le nombre de 
molécules d'^O absorbées est élevé, plus il est facile pour d'autres 
molécules d'être adsorbées. La présence dans les matériaux humiques d'un 
grand nombre de groupes fonctionnels renfermant de l'oxygène, surtout les 
groupes CO2H, aide à l'adsorption de l'^O parce qu'il y a beaucoup 
d'oxygène et d'hydrogène permettant de former des liaisons hydrogènes avec 
l'H20. La capacité de rétention élevée de l'eau est considérée par de 
nombreux chercheurs (Johnston, 1982) comme étant l'une des plus importantes 
caractéristiques de la matière organique. Ainsi, de la matière organique bien 
humifiée peut retenir jusqu'à quatre fois son poids en eau (Vaughan et 
Malcolm, 1985). 



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3.2 Effets chimiques 

3.2.1 Perte de carbone et d'azote résultant de la culture du sol 

La culture intensive du sol provoque une réduction de la teneur 
initiale en matière organique qui tend vers un équilibre; cet équilibre varie 
selon la quantité de matière organique ajoutée, le climat, l'activité 
anthropique et l'environnement du sol (Jenny, 1941). En Amérique du Nord, la 
teneur en matière organique du sol n'a pas encore atteint son équilibre. Dans 
l'ouest du Canada, après 60 à 80 ans de culture du sol, la concentration de 
carbone organique dans l'horizon Ap des sols chernozémiques a diminué de 50 à 
60 % et celle d'azote organique, de 40 à 50 % (Campbell et al., 1976). La 
mise en culture des Prairies vierges a provoqué une décomposition rapide de la 
matière organique du sol et une diminution du taux d'addition de substances 
organiques de sorte que la concentration d'équilibre de la matière organique a 
diminué pour atteindre celle que pouvait supporter le nouvel écosystème. Les 
systèmes et pratiques agricoles en usage dans les Prairies canadiennes ont 
donné lieu à une diminution prononcée de la matière organique du sol pour les 
deux raisons suivantes : les apports au système ont diminué par rapport à la 
situation qui prévalait avant la culture du sol et le travail intensif du sol 
a accéléré l'érosion (PFRA, 1983). Les auteurs du rapport PFRA (1983) 
soulignent que les jachères ont eu un effet particulièrement néfaste sur la 
teneur en matière organique du sol. Dans ce rapport, on considère la jachère 
comme une forme extrême de travail intensif du sol qui diminue la quantité de 
résidus végétaux pouvant retourner dans le sol, accélère la perte de la couche 
arable par les vents et l'érosion qui à leur tour causent la décomposition de 
la matière organique et la perte de précieux éléments nutritifs d'origine 
végétale, augmente le lessivage et la dénitrification, provoque la perte 
d'azote minéral libéré par la matière organique du sol et accélère la perte de 
matière organique. Campbell et Paul (1978) ont montré que la minéralisation 
annuelle de l'azote est de 104 kg de N l'hectare dans un sol en jachère alors 
qu'elle est de 52 kg de N l'hectare dans un chernozème brun en culture. Dans 
le même ordre d'idées, Dormaar (1979) signale que les systèmes de culture dans 
lesquels on alterne la culture du blé et la jachère font perdre jusqu'à 60 % 
du carbone organique des horizons Ah de certains sols des Prairies et il fait 
observer qu'une augmentation de la fréquence des jachères dans les cultures en 
rotation se traduit généralement par une diminution plus rapide de la matière 
organique du sol. Ridley et Hedlin (1968) avaient déjà observé le même 
phénomène en 1968. En effet, après 37 ans, la matière organique comptait pour 
3,7 % du sol où on alternait la culture du blé et la jachère, 4,9 % du sol 
dans le cas d'une séquence blé-blé-jachère, 4,7 % du sol dans le cas d'une 
séquence .blé-blé-blé-jachère et 7,2 % du sol dans le cas d'une culture 
continuelle de blé dans l'horizon Ap d'un chernozème noir. Des observations 
similaires ont été enregistrées également dans l'est du Canada. Par exemple, 
Martel et Deschenes (1976) font observer que comparativement aux sols des 
prairies enherbées, des sols adjacents au Québec cultivés depuis 30 ans ont 
perdu jusqu'à 54 % du carbone organique et 51 % de l'azote total, alors que 
les agrégats résistants à l'action de l'eau ont diminué de 50 à 84 %. Dans le 
but de stopper ces pertes excessives de matière organique, les auteurs du PFRA 
(1983) recommandent : 1) la réduction des jachères; 2) les cultures prolongées 



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ou continues; 3) la réduction du travail du sol ou l'adoption de systèmes sans 
travail du sol et 4) l'inclusion de graminées et de légumineuses dans la 
séquence de culture. 

Il ressort clairement dans la documentation que les pratiques 
agricoles actuelles sont responsables d'une perte importante de la matière 
organique dans les sols au Canada. Cette perte continuelle de matière 
organique a de graves conséquences sur la qualité du sol. Lorsque sa 
concentration en matière organique diminue au-dessous d'une certaine valeur 
minimale, le sol ne peut pas remplir les nombreuses fonctions signalées dans 
le présent rapport. Les répercussions sur la production agricole sont assez 
évidentes : détérioration des propriétés chimiques et physiques, diminution 
des réserves nutritives et augmentation des coûts de production agricole. 

3.2.2 La matière organique du sol et la capacité d'échange cationique 

La matière organique dans la plupart des sols minéraux compte pour 30 
à 65 % de la capacité d'échange cationique du sol (Campbell, 1978). Plus la 
matière organique est humifiée, plus sa capacité d'échange cationique est 
élevée. La capacité d'échange cationique de la matière organique du sol est 
beaucoup plus élevée que celle des minéraux argileux. Martel et Lavadière 
(1976) ont déterminé la capacité d'échange cationique des horizons Ap des sols 
podzoliques et gleysoliques au Québec. La capacité d'échange cationique de la 
matière organique était de 161 ± 45 meq/100 g dans ces échantillons et de 29,6 
+ 6 meq/100 g dans le cas de constituants argileux. Des résultats similaires 
ont été obtenus pour l'horizon Ap des sols chernozémiques en Saskatchewan, 
soit 214-223 meq/100 g pour la matière organique et 56-57 meq/100 g pour 
l'argile (St. Arnaud et Sephton, 1972). 

3.2.3 Pouvoir tampon de la matière organique du sol 

La majeure partie du pouvoir tampon du sol provient de ses 
constituants colloïdaux, c'est-à-dire la matière organique et les minéraux 
argileux. La résistance au changement de pH, faible dans les sols sablonneux, 
est élevée dans les sols organiques et à texture fine. Sans ce pouvoir tampon 
du sol, le pH augmenterait beaucoup et la pression osmotique varierait de 
façon importante sans compter que les cultures de même que les organismes 
pourraient subir des dommages car l'activité biologique du sol produit 
constamment des acides et des bases. En outre, l'addition d'engrais, de 
pesticides et d'autres amendements du sol produit des effets semblables. 

3.2.4 Pouvoir de la matière organique du sol de former des complexes 
avec les métaux 

La formation de complexes avec des ligands organiques solubles 
augmente de façon importante la stabilité des éléments de transition en 
solution. En l'absence de tels ligands naturels, ces éléments seraient 
transformés en des formes insolubles par hydrolyse ou seraient adsorbés sur 
des surfaces minérales ou organiques dans le sol. Les éléments Fe, Mn, Co, Cu 
et Zn subissent l'hydrolyse dans les conditions qui régnent dans les sols 
(Linehan, 1985). L'hydrolyse du Fe et du Cu en des formes insolubles, que les 



- 50 - 

plantes ne peuvent pas assimiler, est susceptible de se produire dans la 
plupart des sols. L'hydrolyse du Mn, du Co et du Zn en des formes insolubles 
et non assimilables n'est importante que dans les sols neutres ou alcalins. 
Les substances hydrolysées sont également importantes car elles peuvent 
s'adsorber sur les surfaces solides. Le ligand le plus efficace dans le sol 
est l'AF qui peut former à la fois des complexes métalliques solubles et 
insolubles dans l'eau, selon le pH, le ratio métal :AF et la force ionique 
(Schnitzer, 1978). La teneur d'un sol en matière organique totale est 
importante pour les oligoéléments car elle détermine la dimension du réservoir 
d* oligoéléments liés et immobilisés. À mesure que la matière organique est 
minéralisée, les oligoéléments sont libérés sous des formes que les plantes 
peuvent assimiler. Par ailleurs, une teneur très élevée en matière organique 
peut causer des problèmes car le taux de libération des métaux peut être trop 
lent pour donner une agriculture productive. Il serait très important dans ce 
contexte d'avoir une concentration relativement élevée d'AF en solution dans 
le sol pour maintenir une quantité suffisante de métaux, y compris les 
oligoéléments, sous des formes assimilables par les plantes. On peut y 
parvenir en ajoutant périodiquement au sol de la matière organique fraîche ou 
compostée. 

3.2.5 Interactions entre la matière organique et les pesticides 

La persistance, la dégradation, la biodisponibilité, la lessivabilité 
et la volatilité des pesticides sont des propriétés directement reliées à la 
nature et à la concentration de la matière organique dans un sol en 
particulier (Khan, 1978). Les pesticides peuvent s'adsorber sur la matière 
organique et être retenus par des forces de van der Waal, des liens 
hydrophobes, des ponts hydrogène, des transferts de charge, des échanges 
d'ions et des échanges de ligands. La dose à laquelle un pesticide adsorbable 
doit être appliqué sur un sol peut varier d'un facteur de 20, selon la nature 
du sol et, dans une large mesure, selon la matière organique qu'il renferme 
(Stevenson, 1982). La matière organique peut favoriser la dégradation non 
biologique des pesticides et peut également se lier fortement à des résidus 
issus d'une dégradation chimique et microbienne partielle des pesticides. Ces 
processus peuvent jouer un rôle important dans la détoxication et la 
protection de l'environnement. Les sols accumulent continuellement des 
quantités croissantes de résidus de pesticides qui peuvent se retrouver dans 
l'organisme des invertébrés, l'air ou l'eau, être adsorbés par les plantes ou 
dégradés en d'autres produits (Khan, 1980). Une partie des résidus de 
pesticides n'est pas extraite par les solvants polaires et non polaires et 
semble être fixée solidement à la matière organique, notamment aux substances 
humiques. Certains de ces résidus liés peuvent contenir des molécules de 
pesticides intactes qui, une fois libérées, peuvent produire des effets 
biologiques néfastes. Par ailleurs, la forte affinité de certains pesticides 
pour la matière organique peut représenter une méthode sûre de 
décontamination. En connaissant les conditions dans lesquelles les 
persticides réagissent avec la matière organique, on peut les utiliser de 
façon plus rationnelle et efficace et réduire au minimum leurs inconvénients. 



- 51 - 
3.3 Effets biologiques de la matière organique du sol 

3.3.1 Le sol est un milieu vivant 

La lente minéralisation de la matière organique opérée par les 
macroorganismes et les microorganismes dans le sol fournit aux plantes les 
nutriments essentiels à leur croissance. Le sol est habité par les organismes 
les plus divers : bactéries, champignons, actinomycètes, protozoaires, 
levures, algues, vers de terre et insectes. En général, le nombre 
d'organismes dans le sol est corrélé positivement avec la concentration de la 
matière organique dans les premiers 30 à 40 cm de sol (Henis, 1986). Le 
nombre et la composition des microorganismes peuvent varier d'un jour à 
l'autre en fonction de l'humidité et de la température, selon que le sol 
s'assèche ou s'humidifie, qu'il subit le gel ou le dégel, qu'il se réchauffe 
ou se refroidit ou qu'il est soumis à des fumigations. On peut considérer le 
sol comme un milieu vivant abritant de nombreux organismes qui respirent 
(comme en témoignent la consommation d'Û2 et la libération de CO2), 
digèrent les nutriments disponibles, libèrent de l'ammoniac à partir d'acides 
aminés et d'azides et produisent de la chaleur en décomposant la matière 
organique (Henis, 1986). Les microorganismes du sol jouent un rôle essentiel 
dans la formation et la décomposition de la matière organique. Les 
microorganismes actifs dans la décomposition de la matière organique du sol 
sont hétérotrophes et vivent dans un milieu oligotrophe où les substrats sont 
limités. Cela signifie que ces microorganismes vivent continuellement dans un 
état de famine. La vitesse de dégradation de la matière organique est 
inférieure à la vitesse d'utilisation de ses produits par les plantes et les 
microorganismes. Ce qui explique pourquoi rares sont les produits de 
dégradation ou de minéralisation qui s'accumulent, même si on a décelé de 
faibles concentrations de produits de dégradation tels des alcools et des 
acides organiques. 

3.3.2 Renouvellement de la matière organique et de la biomasse 

Jenkinson et Rayner (1977) ont publié un modèle qui rassemble des 
données recueillies pendant des années sur la vitesse de renouvellement de la 
matière organique dans des expériences classiques effectuées à Rothamsted. La 
matière organique est séparée en cinq compartiments : la matière végétale 
décomposable (MVD, demi-vie de 0,165 années); la matière végétale récente 
(MVR, 2,31 années); la biomasse du sol (BIO, 1,69 années); la matière 
organique stabilisée physiquement (MOP, 49,5 années) et la matière organique 
stabilisée chimiquement (MOC, 1 980 années). Un apport unitaire de matières 
végétales (1 t de carbone provenant de matières végétales fraîches par hectare 
par année) dans des conditions d'équilibre donne dans le sol après 10 000 ans, 
selon le modèle, 0,1 t de carbone dans la MVD, 0,47 t de carbone dans la MVR, 
0,28 t de carbone dans la BIO, 11,3 t dans la MOP et 12,2 t dans la MOC. 
L'âge déterminé par la méthode au C^ est de 1 240 ans. La concordance 
entre la valeur prévue et la valeur mesurée est suffisamment bonne pour 
indiquer que le modèle représente réellement la vitesse de renouvellement de 
la matière organique dans des sols soumis à la culture. Après 10 000 ans, la 
répartition du carbone dans les cinq fractions est : 0,41 % dans la MVD; 
1,94 % dans la MVR; 1,15 % dans la BIO; 46,58 % dans la MOP et 50,29 % dans la 
MOC. La MVD est considérée comme la composante végétale qui se décompose 
facilement, la MVR représente les structures végétales lignifiées qui sont 



- 52 - 

plus résistantes, la BIO constitue la partie vivante de la matière organique, 
la MOP représente de la matière organique vieille de 10 à 100 ans et la MOC, 
de la matière organique très ancienne. À long terme, aucune fraction ne 
résiste à la décomposition. Ce processus par lequel s'enregistrent 
simultanément des pertes et des gains s'appelle le renouvellement, que l'on 
peut définir également comme le flux de carbone organique dans un volume donné 
de sol. La vitesse de renouvellement est la quantité de carbone dans un sol à 
l'équilibre divisé par l'apport annuel de carbone dans ce système (Jenkinson 
et Rayner, 1977). 

La biomasse de sol constitue environ 2 % de la quantité totale de 
carbone organique dans le sol (Jenkinson et Rayner, 1977) et comprend des 
bactéries, des champignons, des actinomycètes, des protozoaires, des algues et 
la microfaune. Cela ne comprend habituellement pas les racines des plantes et 
la faune mesurant plus de 5 x 10^ um^ comme les vers de terre (Sparling, 
1985). La plus grande partie de la biomasse est normalement inactive, parce 
que limitée en éléments nutritifs. L'addition de substrats organiques 
assimilables dans le sol augmente l'activité microbienne et la biomasse. La 
principale source de substrats organiques est la litière formée par les 
racines, les feuilles et les tiges des plantes et les substances qui exsudent 
des racines. Les champignons forment un constituant majeur de la biomasse. 
La biomasse ne représente qu'une petite partie de la matière organique totale 
mais, comparativement aux autres constituants, elle est labile et remplit de 
multiples rôles dans le sol. Elle a un effet sur la décomposition et le 
renouvellement de la matière organique, l'immobilisation et le recyclage des 
éléments nutritifs, de même que sur la physiologie des racines et la structure 
du sol. 

Même si la biomasse constitue tout au plus 2 % de la matière 
organique, Jansson et Persson (1968) estiment que, dans les sols suédois, 
environ 15 % de la matière organique peut être classée comme «active» ou 
«labile». Ils croient que c'est la quantité de matière organique 
«active» qui a un effet déterminant sur la fertilité du sol et qui 
caractérise l'impact qu'a l'agriculture sur l'environnement. La valeur 
proposée par Jansson et Persson (1968) est à peu près égale à la concentration 
des biopolymères (glucides, composés aminés et bases des acides nucléiques) 
dans la matière organique (Schnitzer, résultats non publiés). 

3.3.3 Effets physiologiques de la matière organique dans le sol 

En laboratoire, les substances humiques peuvent influencer 
favorablement la croissance des plantes supérieures, comme on peut le mesurer 
par l'augmentation de la longueur, du poids frais et sec des pousses et des 
racines et même par l'augmentation du nombre de racines secondaires et de 
fleurs (Vaughan et Malcolm, 1985; Rauthan et Schnitzer, 1982). Les substances 
humiques peuvent également influencer la croissance de microorganismes divers 
comme les algues, les dinoflagellés, les bactéries et les levures. Les effets 
précis dépendent de la nature de la substance humique, de sa concentration, de 
la composition et du pH du milieu de croissance, des conditions de culture et 
de l'espèce végétale étudiée. Les substances humiques ont des effets directs 
et indirects. Par exemple, l'AH ou l'AF pourraient avoir un effet direct sur 



- 53 - 

la synthèse des protéines ou sur les réactions photochimiques dans les 
plantes. Pour ce faire, l'AH ou l'AF devraient être absorbés par la plante; 
jusqu'à maintenant, on a observé uniquement l'absorption d'AH de bas poids 
moléculaire au niveau des racides des plantes et peu de translocation 
jusqu'aux pousses. La formation d'un complexe avec un cation, empêchant sa 
précipitation, serait un exemple d'effet indirect de l'AF. À l'heure 
actuelle, la participation des substances humiques dans des réactions 
physiologiques en champs doit faire l'objet de recherches plus poussées. 

4.1 Concentration idéale de matière organique dans le sol 

Comme il en a été question précédemment, les quantités de matière 
organique présentes dans les sols continuent à diminuer à cause des pratiques 
culturales actuelles. Les concentrations d'équilibre diminuent sans cesse. 
Il n'est donc pas possible à l'heure actuelle de prédire la concentration 
idéale de matière organique pour un sol ou un système d'agriculture donné. En 
Grande-Bretagne, où la teneur en matière organique a atteint les 
concentrations d'équilibre dans certains sols, des estimations de l'effet des 
méthodes culturales modernes sur la fertilité et la structure des sols ont été 
faites à la fin des années 1960. Les chercheurs ont conclu (Newbould, 1982) 
que la matière organique du sol contribuait à en déterminer la fertilité et 
exerçait une influence marquante sur la structure dans les sols instables (qui 
croit-on renferment de grandes quantités de sable fin, de sable très fin ou de 
limon et dont la teneur en matière organique serait inférieure à 3 %) . Une 
concentration minimale de 3 % de matière organique a été considérée comme 
étant essentielle pour qu'un sol sableux soit productif. L'auteur n'a pu 
trouver dans la documentation qu'un seul exemple de concentration minimum de 
matière organique valable pour les sols canadiens : c'est la teneur de 5 % 
proposée par Côté (1980) et rapportée par de Kimpe (1986). Bien qu'il 
n'existe pas de concentrations de matière organique minimales précises à 
l'heure actuelle, ces concentrations peuvent être maintenues ou même 
augmentées lentement par l'utilisation de graminées et de légumineuses, 
l'ajout de paille avec les fertilisants et des applications de fumier de ferme. 

4.2 Travaux de recherche futurs 

Au cours de la rédaction du présent rapport un certain nombre de projets 
de recherche se sont imposés, dont les principaux sont : 

1. Caractérisation et identification des formes organiques inconnues 
de N, P et S, qui renferment une grande partie de ces éléments sous des formes 
disponibles pour les plantes; 

2. Caractérisation et identification des agents de liaison organiques 
responsables de la formation des agrégats de sol; 

3. Mise au point de méthodes de détermination quantitative de la 
biomasse et de la matière organique du sol «active» ou «labile». 

4. Cueillette de renseignements sur la dynamique de la décomposition 
de la matière organique du sol, notamment la vitesse de renouvellement de la 
biomasse. 



- 54 - 

5. Détermination des concentrations minimales de matière organique du 
sol nécessaires pour le maintien d'une bonne structure et d'un rendement élevé. 

6. Évaluation de l'effet de la culture sans travail du sol sur la 
biodynamique de la matière organique du sol. 

5. Résumé 

1. La matière organique du sol exerce des effets physiques, chimiques 
et biologiques sur la qualité du sol parce qu'elle sert d'agent d'amendement, 
de source d'éléments nutritifs et de substrat pour l'activité microbienne. 

2. La matière organique du sol contribue au maintien d'une structure 
adéquate et stable; en effet, elle sert d'agent de liaison dans la formation 
d'agrégats, et ainsi assure un drainage et une aération appropriés, protège 
contre l'érosion, améliore les propriétés mécaniques et joue un rôle important 
dans la rétention de l'eau. 

3. La matière organique du sol est à la fois une source et un 
réservoir de N, P et S et des oligoéléments essentiels à la croissance des 
plantes. La matière organique forme des complexes avec de nombreux métaux qui 
deviennent alors disponibles pour les plantes et les microbes et tamponne les 
sols (protection contre toute variation marquée du pH) . La matière organique 
du sol interagit également avec les pesticides et aide à leur dégradation et à 
leur détoxification. 

4. La matière organique du sol sert de sites de rétention pour les 
micro et macro-éléments nutritifs du sol. Les oligoéléments jouent un rôle 
important dans la formation et la décomposition de la matière organique. La 
matière organique peut également exercer un impact physiologique direct sur la 
croissance des plantes. 

5. Toutes les propriétés de la matière organique du sol énoncées 
ci-dessus exercent un impact sur la qualité du sol et illustrent le rôle vital 
que joue la matière organique du sol sur la fertilité de ce dernier. 



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- 58 - 

QUELQUES COMMENTAIRES SUR LA PERTE OU L'ACCUMULATION DE MATIÈRE 
ORGANIQUE DANS LE SOL ET EFFETS SUR LA QUALITÉ DES SOLS 

S. P. MATHUR 

Cet article consiste principalement en un résumé des conclusions 
provisoires et des recommandations qui découlent d'une revue de la 
documentation pertinente, d'une lecture attentive du rapport de M. Schnitzer 
portant sur la matière organique du sol en relation avec la qualité du sol, 
d'observations personnelles et d'entrevues. 

Les pertes en matière organique dans un sol 

La mécanisation de l'agriculture a entraîné la disparition, dans beaucoup 
de fermes, des bestiaux et des engrais verts, deux facteurs qui contribuaient 
à l'enrichissement des sols en permettant de maintenir ou de rétablir les 
quantités de matière organique dans le sol. Mais on pensait alors que cette 
modernisation qui s'accompagnait d'une utilisation accrue des éléments 
fertilisants, en augmentant la production de la phytomasse, permettrait 
d'augmenter la quantité de matière organique fraîche incorporée aux sols sous 
forme de résidus de culture. La culture du maïs d'ensilage ou des plantes 
sarclées produit cependant très peu de résidus de culture. De plus, la paille 
des céréales se décompose très lentement et à moins qu'il y ait fertilisation 
avec de grandes quantités de NPK ou de N, l'utilisation de la paille comme 
amendement peut produire dans les cultures des problèmes de toxicité et de 
carence en N. Ainsi, dans les endroits où les conditions climatiques 
constituent une contrainte importante, les agriculteurs qui ont de faibles 
marges de profit brûlent souvent la paille dans les champs, comme c'est le cas 
dans les Prairies canadiennes. Cette pratique a aussi d'autres effets 
néfastes dont l'élimination des effets bénéfiques des résidus de culture sur 
l'infiltration de l'eau. 

Certaines études réalisées antérieurement semblent indiquer que les 
rendements des cultures ayant reçu des amendements en fumier n'étaient pas 
très différents des rendements des cultures ayant reçu une fertilisation NPK 
complète, même si les amendements en fumier permettent parfois de maintenir 
des niveaux de concentration en matière organique supérieurs. À long terme, 
cependant, la situation est différente, particulièrement depuis que des 
variétés à haut rendement et pouvant utiliser plus efficacement la 
fertilisation azotée ont été introduites. 

On s'attendait à ce que, avec l'avènement des pratiques culturales 
modernes, les taux de matière organique du sol dans les climats tempérés 
tendent à atteindre de nouveaux niveaux d'équilibre déterminés par le type de 
système de culture, de climat et de sol. Pour un système et un lieu donnés, 
les niveaux d'équilibre décroissent dans l'ordre suivant : NPK et fumier de 
ferme ou résidus de culture seulement; fertilisants NPK seulement; pas de N 
mais fertilisants PK ou fumier de ferme ou résidus de culture; et jachère. 

La supposition tacite suivant laquelle un nouveau niveau d'équilibre est 
atteint et maintenu a été infirmée par les résultats de certaines études 
portant sur de plus longues périodes. Par exemple, des données provenant de 



3,67 


3,88 


1,91 


1,81 


2,60 


2,33 


3,32 


2,56 


2,72 


2,50 



- 59 - 

la Suède (tableau 1) ont montré que les taux de matière organique continuent 
de décroître même dans les sols qui ont été cultivés pendant plusieurs 
décennies. (Newbould, 1982). 

Tableau 1 

Modifications de la teneur totale en matière organique (% C organique) 
en fonction du temps dans des sols en Suède 

Année de la première Année de la détermination 

culture 1935 1970 

Jamais 

1600 

1855 

1880 

1910 

Dans les Prairies américaines et canadiennes où la culture des céréales a 
été effectuée sans rotation à partir d'environ 1900 jusqu'à 1935, sans ajout 
d'éléments fertilisants et sans incorporation de résidus de culture dans les 
sols, et où les rotations jachère/céréales permettant de conserver l'humidité 
ont été pratiquées à partir de 1937 afin d'étudier l'effet de l'érosion 
éolienne sur les sols arides, les taux de matière organique du sol ont diminué 
d'environ 50 %, c'est-à-dire qu'ils sont passés de 1,7 à 0,9 % C. En outre, 
environ 1,58 % de l'azote des 14 premiers centimètres du sol est «perdu» à 
chaque année, tandis que les horizons plus profonds perdent moins d'azote. Il 
en résulte que les rendements commencent à diminuer. 

On peut se faire une meilleure idée de la situation avec les sols sableux 
utilisés pour les cultures en rang. La culture des pommes de terre dans l'Est 
du Canada en est un exemple. La diminution des taux en matière organique du 
sol est suffisamment importante pour entraîner des pertes de rendement et pour 
accroître les besoins en irrigation, laquelle aggrave en retour les pertes en 
éléments nutritifs, causant ainsi une réduction des marges de profit. 

Rétablissement de la matière organique du sol 

Les amendements en engrais verts dans les sols sableux utilisés pour la 
culture de la pomme de terre au Canada ne semblent pas être en mesure de 
maintenir ou de rétablir les taux de matière organique du sol à un niveau 
acceptable. Il est donc difficile d'être en désaccord avec les Européens qui 
affirment que même si les taux de matière organique peuvent être 
progressivement augmentés grâce aux engrais verts, à l'incorporation des 
résidus de culture conjuguée avec l'ajout d'éléments fertilisants et à 
l'utilisation de grandes quantités de fumier de ferme, il n'est pas indiqué de 
recommander aux agriculteurs d'adopter de nouvelles pratiques qui auraient 
pour effet de réduire leurs marges de profit. Toutefois, certains résultats 
récents apportent une lueur d'espoir. Janssen (1984) a évalué l'efficacité 
relative de différents types de matière organique en ce qui a trait à 
l'augmentation de la quantité d'humus dans le sol. Ses résultats sont résumés 
au tableau 2. 



- 60 - 

Tableau 2 

Évolution du taux de matière organique dans le sol après incorporation de 
différents amendements 

Type Nombre d'années après l'incorporation Âge apparent 

d'amendement 13 4 8 initial 

(%) (Années) 

Engrais vert 100 20 7 4,5 3 0,99 

Paille 100 38 18 14,0 10 1,41 

Litière 100 57 34 23,0 14 2,28 

Fumier de ferme 100 60 33 25,0 19 2,45 

Sciure de bois 100 75 54 40,0 27 3,69 

Tourbe A 100 85 71 61,0 51 5,47 

Tourbe B 100 96 90,5 86,5 82 13,62 

Tandis qu'un engrais légèrement décomposé peut avoir un âge apparent 
initial de 2,5 années et se décomposer assez rapidement, un fumier de compost 
«biostable» peut avoir un âge apparent de 3,5 ou 4 années. Ce tableau 
laisse entendre que les meilleurs amendements organiques seraient la tourbe, 
les déchets de bois ou les fumiers composés, lesquels, une fois incorporés 
dans le sol, ne sont pas minéralisés trop rapidement. 

À cet égard, le Canada s'avère un pays riche en tourbe et en déchets de 
bois. De plus, le rejet des déchets de produits de la pêche et des fumiers, 
lesquels sont en grande partie transportés mais restent encombrants, cause 
problème dans ce pays. 

Des études récentes réalisées par des scientifiques du Centre de 
recherche sur les sols (par exemple, Mathur et al . . 1987, 1988) et leurs 
collaborateurs montrent que la tourbe peut être utilisée comme milieu de 
compostage pour plusieurs types de matière organique tels que les déchets des 
produits de la pêche et les lisiers. Un des résultats importants de cette 
recherche est que l'inclusion de tourbe et l'utilisation d'un ensemble de 
tuyaux de ventilation permettent de préparer des composts de haute qualité en 
moins de deux mois sans qu'il y ait utilisation de systèmes coûteux de 
retournement, de brassage ou d'aération alimentés en courant. 

Une étude récente réalisée en collaboration avec le Centre de recherche 
en sylvichimie a montré que l'incorporation de 5 à 10 tonnes de compost à base 
de tourbe peut s'avérer économique, ne serait-ce que comme source d'éléments 
fertilisants, dans les sols qui produisent des cultures dont la valeur est de 
2 000 $ par ha ou plus (par exemple, les pommes de terre et les légumes). Il 
peut donc s'avérer possible, au moins dans certains sols, de rétablir ou 
d'augmenter les taux de matière organique sans que les marges de profit des 
agriculteurs soient amoindries. 



- 61 - 

Recommandation provisoire 

En plus des objectifs proposés par M. Schnitzer, je recommande que l'on 
envisage la mise en oeuvre de nouvelles recherches portant sur l'utilisation 
de la tourbe comme milieu partiel ou total pour le compostage des lisiers et 
des déchets des produits de la pêche, des abattoirs et du secteur forestier 
afin d'améliorer la qualité du sol et de l'environnement. Une telle 
entreprise aurait aussi pour effet de donner une impulsion au secteur canadien 
de la tourbe et permettrait l'établissement d'un nouveau secteur industriel 
fondé sur le compostage. Comme cette solution pourrait ne pas s'avérer 
appropriée dans les régions où les valeurs de culture sont inférieures à un 
certain montant, il faudrait trouver d'autres moyens pour améliorer la qualité 
du sol, par exemple des méthodes permettant de conserver les sols et de mieux 
gérer les résidus. Il faudrait aussi envisager l'étude de l'effet des 
composts de tourbe sur différentes propriétés du sol, sur la structure du sol 
et sur l'aptitude des composts à supprimer la toxicité des métaux lourds, à 
permettre que les résidus de pesticides rémanents soient métabolisés par 
diverses voies métaboliques et à corriger les déséquilibres des éléments 
mineurs. 

RÉFÉRENCE 

1. Schnitzer, M. 1989. Soil organic matter and soil quality. This 
monograph. 33-49. 

2. Janssen, B.H. (1984). A simple method for calculating décomposition and 
accumulation of 'young' soil organic matter. Plant and Soil 76: 297-304. 

3. Newbould, P. 1982. Losses and accumulation of organic matter in soils. 
in D. Boels, D.B. Davies, and A.E. Johnston, eds., Soil Dégradation. A. A. 
Balkema, Rotterdam, pp. 107-131. 

4. Mathur, S. P., J.G. Prouxl, M. Lévesque, and R.B. Sanderson. 1987. 
Composting of an igneous rock phosphate. Proc. Seminar on Agrogeology in 
Africa. - Commonwealth Sci. Council Technical Publication Séries No. 226. 
129-145. 

5. Mathur, S. P., J.-Y. Daigle, J.L. Brooks, M. Lévesque and J. Arsenault. 
1988. Composting seafood wastes. Biocycle 29: Sept. 1988. 44-49. 

6. Mathur, S. P., N.K. Patni, and M. Lévesque 1988. Composting of manure 
slurries with peat without mechanical aération. Can. Soc. Ag. Engs. 
paper No-88-123 of the Ag. Inst. of Canada Annual Conf. 1988. 



- 62 - 

PROPOSITION D'UN SYSTÈME DE CLASSIFICATION DE LA QUALITÉ 
DES SOLS MINÉRAUX POUR LES TERRES ARABLES 

C. WANG, D.R. COOTE ET D.F. ACTON 

INTRODUCTION 

Depuis plusieurs décennies, la volonté d'atteindre une production élevée et 
d'améliorer les rendements a poussé, de plus en plus, les agriculteurs à 
drainer les terres humides et les marécages, à déboiser les terres en pente 
abrupte, à améliorer les terres difficilement cultivables et de faible 
rendement, à utiliser de fortes doses de produits chimiques de même que de la 
machinerie lourde et à pratiquer la monoculture. Tous ces facteurs ont 
contribué à accélérer la dégradation des sols au Canada (Coote, 1980). Il en 
a coûté très cher. Le Comité sénatorial permanent de l'agriculture, des 
pêches et des forêts (Sparrow 1984) a signalé que les agriculteurs canadiens 
perdaient à cette époque un milliard de dollars en revenus de la ferme à cause 
de la «dégradation des sols». Évidemment, cette perte de un milliard de 
dollars par année s'ajoute aux dommages causés à l'environnement, comme la 
pollution des rivières, des lacs et des eaux souterraines attribuable à 
l'érosion des sols et à l'utilisation de doses massives de produits 
chimiques. Ce montant n'inclut pas non plus les dommages écologiques comme la 
destruction de lieux de reproduction pour les animaux sauvages causée par le 
drainage des terres humides et des marécages. 

Certains sols, comme les sols en pente raide, le sols peu fertiles ou ceux 
dont la couche d'enracinement est peu profonde, sont difficilement rentables 
parce que la mise de fonds nécessaire pour améliorer ces sols et leur 
permettre d'avoir une production soutenue est trop élevée. C'est pourquoi 
l'aptitude d'un sol à produire un bon rendement année après année moyennant 
une mise de fonds raisonnable apparaît comme une des caractéristiques 
importantes d'un sol de bonne qualité. 

Le prix des céréales sur le marché mondial a connu d'importantes fluctuations 
ces dernières années et il est fort probable qu'il en soit de même à 
l'avenir. C'est pourquoi la polyvalence des terres, permettant aux 
agriculteurs de s'adapter aux conditions du marché en produisant les récoltes 
qui rapportent le plus, peut constituer un facteur important pour assurer la 
prospérité d'une entreprise agricole. 

CRITÈRES 

Il découle des considérations précédentes qu'un système de classification de 
la qualité du sol pour les terres arables devrait être fondé non seulement sur 
la «productivité» de la terre mais aussi sur la «durabilité» de son 
utilisation, aussi bien du point de vue économique que du point de vue de la 
qualité environnementale, de même que sur la «polyvalence» de la terre, 
c'est-à-dire de sa capacité de produire différents types de récolte. 

L'utilisation de critères tels que la polyvalence, la productivité et la 
durabilité des sols pour classer l'aptitude des sols (ou leur qualité) à la 



- 63 - 

production agricole n'est pas nouvelle. Par exemple, l'Inventaire des terres 
du Canada (ITC), même s'il ne les mentionne pas spécifiquement, utilise les 
facteurs climatiques et les facteurs reliés à la productivité et à la 
durabilité des sols pour classer l'aptitude des sols à la production agricole 
(ARDA 1965). Cependant, les facteurs climatiques ne sont pas pris en compte 
de façon uniforme à l'échelle nationale et les facteurs (ou critères) utilisés 
dans le système de classification de l'ITC ne sont pas tous définis 
quantitativement. Dans un rapport technique publié récemment et portant sur 
la classification des terres selon leur aptitude à la culture arable en 
Alberta, Pettapiece (1987) utilise trois sous-classes pour déterminer les 
différentes classes d'aptitude. Ces trois sous-classes sont : le climat, le 
sol et la forme de terrain. Chaque sous-classe est déterminée indépendamment 
et les classes d'aptitude sont déterminées à partir d'une combinaison de ces 
trois sous-classes. 

Si l'on définit la «polyvalence» comme le nombre de types de culture qu'un 
sol peut produire, le climat constitue alors le facteur le plus important en 
ce qui a trait à la polyvalence des sols. La forme de terrain (incluant la 
pente) est un des facteurs les plus importants en ce qui a trait à la 
«durabilité» puisqu'elle est liée à l'érosion. Enfin, la «productivité 
du sol» dépend du climat et de la forme de terrain mais aussi de plusieurs 
propriétés chimiques et physiques du sol. Ainsi, les raisons qui motivent 
l'utilisation de la polyvalence, de la durabilité et de la productivité du sol 
comme critères permettant de définir la qualité du sol pour la culture arable 
sont identiques à celles qui motivent l'utilisation du climat, de la forme de 
terrain et du sol comme critères pour caractériser «l'aptitude des terres» 
(Pettapiece, 1987). Bien que le système de classification de Pettapiece ait 
été conçu pour 1' Alberta, il peut aussi être appliqué à l'échelle nationale. 

Dans ce qui suit, nous proposons un système de classification de la qualité du 
sol reposant sur trois composantes caractérisées indépendamment. La 
combinaison des trois cotes détermine la classe de qualité du sol. Nous 
proposons aussi une autre méthode permettant d'évaluer conjointement la 
polyvalence et la productivité. 

1ère composante - La durabilité 

L'idée qui sous-tend le système de classement présenté ici est que les sols 
qui sont très sensibles ou exposés à l'érosion (éolienne ou hydrique) et au 
compactage ne pourraient pas soutenir une culture intensive à long terme sans 
que leur productivité soit gravement diminuée. On sait que le compactage du 
sol peut être corrigé moyennant certains coûts, mais les effets de l'érosion 
ne sont pas réversibles. C'est pourquoi l'érosion a plus de poids que le 
compactage dans le système proposé. Le choix de la salinité du sol comme 
paramètre repose sur le fait qu'une portion de terrain présentant un certain 
niveau de salinité sera de moins bonne qualité si le sol reste dans la même 
condition. La salinité, tout comme le compactage, est réversible moyennant un 
certain coût et a donc elle aussi une importance relative inférieure à celle 
de l'érosion. Le risque d'acidification du sol n'est pas inclus puisque le 
chaulage permet de corriger facilement ce problème. Même si l'on sait que 
certaines régions ne disposent pas actuellement de grandes quantités de pierres 



- 64 - 

à chaux, nous pensons qu'un sol sujet à l'acidification peut tout de même être 
cultivé de façon durable. Les critères de détermination de l'aptitude des 
sols à une production durable et des exemples de classes de durabilité sont 
donnés ci-dessous. 



Critères : 



3. 



Érosivité attribuable à la 
pluie et à la fonte des 
neiges (E) 
Wischmeier & Smith (1978) 

Pente (S) 



Forme de terrain (L) 
Acton (1978) 



Condition 


Sous-ii 


0-33 


1 


34-66 


2 


67-100 


3 


>100 


4 


horizontal 


1 


0-3% 


2 


4-9% 


4 


10-15% 


8 


15-30% 


16 


horizontal 


1 


incliné 


2 


ondulé 


2 


valonné 


3 


dorsal 


3 


découpé 


4 


moutonné 


4 


buttes et dépressions 


4 


abrupt 


5 



Facteur «C» d'érosion 
éolienne (C) 
(Comprend le vent, les 
précipitations, et la 
température) 
Lyles (1983) 

Texture (G) 
(En relation avec 
l'érosion éolienne et 
hydrique de même 
qu'avec le compactage) 

Profondeur (R) 



0-19 



20-39 


2 


40-59 


3 


60-79 


4 


>70 


5 


loams 


1 


L-A, L-S 


2 


A-S, S-L, A-Li, L-S TF, 


3 


L-Li, Li, S, A 


4 


> 1 m 


1 


< 50 cm avant la couche 




compacte 


2 


50-100 cm avant la roche 




et la couche cimentée 


3 


< 50 cm avant la roche 




et la couche cimentée 


6 



- 65 - 



Climat et drainage (Y) 

(en relation principalement 

avec le risque de 

compactage) 

Chapman et Brown (1966) 

ID = Imparfaitement drainé 

FD = Faiblement drainé 



Salinité (Z) (existant) 



aucune restriction 1 

zone d'humidité K, L 2 
ID, FD dans les zones 

d'humidité G, H 2 

zone d'humidité M 3 
ID, FD dans les zones 

d'humidité K, L 3 

ceinture du Chinook 3 
ID, FD dans la zone 

d'humidité M 4 

nulle/négligeable 1 
0,1-1 % de la superficie 

du sol de surface 2 

sous-sol 5-15 % 2 

sol de surface 1-5 % 3 

sous-sol >15 % 3 

sol de surface 5-15 % 4 

sol de surface >15 % 5 



Exemples : Les données apparaissant dans le tableau 1 proviennent d'un fichier 
cartographique non publié sur la dégradation des sols dont les cartes ont été 
établies à l'échelle 1 : 1 000 000 (Coote) et d'un fichier cartographique sur 
la forme de terrain (Shields). 



- 66 - 

Tableau 1 . Classes de durabilité de quelques polygones de sol au Canada. 



Prov 



N° R+Rs Pente Forme de terrain Vent Texture Épaisseur Climat Salinité Total Classe 

polyES L CG R Y Z 



T.-N. 


92 


3 


16 


3 




2 




3 




30 


4 


N.-É. 


213 


3 


2 


2 




2 




2 




14 


1 


Î.-P.-É. 


13 


3 


8 


3 




3 




2 




22 


3 


N.-B. 


48 
266 


3 
3 


8 
2 


3 
2 




2 
3 


2 


2 

3 




22 

16 


3 
2 


QC 


40 
751 


3 
2 


1 
8 


1 
2 




2 

4 




3 
3 




13 
22 


1 
3 


ONT. 


215 
14 


3 
3 


8 
2 


4 
2 




2 
2 




1 
2 




21 
14 


3 

1 


MAN. 


107 


2 


2 


4 


1 


1 




1 


2 


14 


1 


SASK. 


51 


1 


4 


4 


3 


2 




1 


3 


19 


2 


ALB. 


644 
694 


1 
2 


2 
2 


2 
2 


3 

1 


4 

1 




3 
2 


3 

1 


19 
12 


2 

1 



C.-B. 



41 



18 



La somme des valeurs des sous-indices varie de 8 à 41 . Si l'on tient compte de la situation 
géographique des 14 polygones ci-dessus, on peut définir provisoire nt les classes comme suit : 



- 67 - 

Tableau 2. Limites des classes de durabilité 

Somme des sous-indices Classe de durabilité 

de durabilité 



<15 1 Supérieur 

15-19 2 Moyen 

20-25 3 Bas 

26+ 4 Non durable 



Les sols ayant les caractéristiques suivantes sont considérés comme non 
durables quant à leur utilisation agricole : a) pente > 30 %; b) substratum 
rocheux ou couches cimentées à moins de 20 cm de la surface du sol. 

Quand un grand nombre de polygones auront été évalués et après avoir recueilli 
l'avis de pédologues de toutes les régions du pays, il est probable que des 
modifications seront apportées au système pour ajuster à la fois les valeurs 
des sous-indices et les classes de durabilité. 

2e composante - La polyvalence 

Les critères proposés ici (tableau 3) sont similaires aux sous-classes 
climatiques du système de classification de l'aptitude des terres proposé par 
Pettapiece (1987). Les catégories d'humidité (A) sont toutefois établies 
suivant les sous-classes d'humidité du sol définies dans le système canadien 
de classification des sols (Comité d'experts sur la prospection pédologique 
d'Agriculture Canada 1987) en fonction des déficits ou des surplus en eau dans 
les sols. Les données d'humidité du sol dont nous disposons sont limitées 
dans la plupart des régions du Canada. Les sous-classes d'humidité du sol 
peuvent être établies en calculant par une méthode simple le bilan hydrique à 
partir des données de précipitations mensuelles et du taux 

d'évapotranspiration potentielle relatives à la saison de croissance (Baier et 
Robertson 1965). La température (H) est caractérisée suivant le nombre de 
degrés-jours réels de croissance. Ce critère est meilleur que le nombre de 
degrés-jours de croissance parce qu'il prend aussi en compte le fait que la 
photopériode est plus longue dans le nord du Canada durant les mois d'été 
(Pettapiece 1987). Les limites des classes des facteurs A et H (tableau 3) 
sont arbitraires. Elles devront être mises à l'épreuve afin que l'on puisse 
établir des limites plus appropriées. 



- 68 - 

Tableau 3. Critères de détermination des classes de polyvalence des sols* 
dans les terres arables. 



Humidité (A) 



Température (H) 



Sous-classe de 
régime hygrométrique 



Cote de 
À 



Degrés-jours réels 
de croissance 



Cote de 
H 



Perhumide et humide 

Sub-humide 

Subaquique 

Semi-aride 

Aquique 

Subaride 

Peraquique 

Aride 

Régime aqueux 



1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
Non durable 



> 


3300 


3300 


- 2801 


2800 


- 2301 


2300 


- 2001 


2000 


- 1701 


1700 


- 1501 


1500 


- 1301 


1300 


- 1100 


< 


1100 



1 

2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
Non durable 



* Les cotes de l'humidité (A) et de la température (H) sont établies de façon 
indépendante, et la valeur la plus basse détermine la classe de polyvalence 
du sol. 



3e composante - La productivité du sol 

Les critères utilisés pour estimer la productivité du sol pour les cultures 
arables sont présentés au tableau 4. Chacun de ces critères sera quantifié à 
l'aide d'un sous-indice semblable à celui utilisé pour établir les classes de 
durabilité. Ces sous-indices seront déterminés ultérieurement. Nous 
prévoyons aussi tester ces critères d'une manière semblable à celle ayant 
permis d'obtenir les résultats du tableau 1 afin de déterminer des limites de 
classe appropriées pour cette troisième composante. À partir de notre 
expérience et des discussions que nous avons eues avec plusieurs prospecteurs 
pédologiques, nous avons classé tous les sous-groupes de sol du système 
canadien de classification des sols suivant leur productivité (tableau 5). La 
cote des sols selon leur productivité est habituellement supérieure à la cote 
établie par l'ITC d'après l'aptitude des sols à la production agricole parce 
que les facteurs climatiques ne sont habituellement pas pris en considération 
dans notre classification des sols selon leur productivité. Le tableau 5 
s'avère utile pour déterminer, à l'aide des informations que l'on peut 
retrouver dans un fichier où la forme du terrain est caractérisée, la classe 
de qualité du sol. 



- 69 - 

Tableau 4. Critères utilisés pour déterminer la classe de productivité du sol 
dans les terres arables. 



Facteurs relatifs au sol de surface 
- 20 cm 



Facteurs relatifs au sous-sol 
20 - 120 cm 



Texture (M) 

Structure et consistance (D) 

Teneur en carbone organique (F) 

Réaction du sol (V) 

Teneur en carbonate (K) 

Salinité (N) 

Pierrosité à la surface (P) 



Texture (m) 

Structure et consistance (d) 

Réaction du sol (v) 
Teneur en carbonate (k) 
Salinité (n) 

Profondeur à laquelle les 
racines peuvent se rendre (r) 
Drainage (w) 



3 
O 
Q. 







eu 




M 










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3 




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- 71 - 
DÉTERMINATION DE LA CLASSE ET DES SOUS-CLASSES DE QUALITÉ DU SOL 

a) Classe de qualité du sol 

Les classes de qualité du sol sont déterminées grâce à l'indice de qualité du 
sol, lequel représente la somme des cotes des trois composantes mentionnées 
précédemment (c'est-à-dire la polyvalence, la durabilité et la productivité du 
sol). Si l'une des trois composantes reçoit la cote «inapte», le sol est 
automatiquement reconnu lui aussi comme «inapte». En plus de la classe 
«inapte», la durabilité et la productivité comportent chacune quatre 
classes tandis que la polyvalence est divisée en huit classes. Ainsi, 
l'indice de qualité du sol varie de 3 à 16. La relation entre l'indice de 
qualité du sol et les classes de qualité est la suivante : 

Indice de qualité du sol Classe de qualité du sol 

1 supérieur 

2 bon 

3 moyen 

4 bas 

5 mauvais 

b) Sous-classes de qualité du sol 

Les sous-classes de qualité du sol sont utilisées pour indiquer le ou les 
facteurs limitants pour chacune des classes de qualité. Un maximum de trois 
critères, parmi les critères apparaissant aux tableaux 1,3 et 4, peuvent être 
utilisés comme suffixes ajoutés à la classe, ce qui permet ainsi de constituer 
des sous-classes. La classe 1 ne comporte pas de sous-classes puisque les 
sols de cette classe n'ont pas de facteurs limitants. À titre d'exemple, un 
sol ayant reçu la cote 3CA est un sol de classe 3 qui est sujet à l'érosion 
éolienne et dont le régime hygrométrique pose certains problèmes. 

Une méthode de rechange pour évaluer conjointement la polyvalence et la 
productivité des sols. 

Dumanski et al . (1988) ont utilisé l'équation suivante pour obtenir un indice 
de polyvalence des terres (Physical Land Flexibility Index, PLF) dans la 
région des Prairies canadiennes. 

n 
PLF = I Si Yi/Ymi 
i=l 

où Si = portion de l'unité cartographique apte à produire la 

culture i (%); 
Yi = rendement potentiel attendu de la culture i exprimé en poids 

frais (kg ha~l) 
Ymi = rendement maximum attendu de la récolte i exprimé en poids frais 

(rendement potentiel) dans la zone d'étude (kg ha - -'-); 
n = nombre de récoltes utilisé pour les analyses 



- 72 - 

Des indices PLF ont été calculés pour la région des Prairies en prenant en 
considération huit récoltes (blé de printemps, maïs, soya, haricot, orge, 
avoine, canola et tournesol). Après avoir comparé les résultats obtenus avec 
cette formule avec ceux obtenus par l'évaluation des sols et du climat, 
Dumanski et al . (1988) sont arrivés à la conclusion que les indices PLF sont 
supérieurs pour évaluer la polyvalence des terres. Cela est dû au fait que le 
rendement (ou la production) se trouve intégré dans cet indice en plus des 
paramètres liés au sol et au climat. La prise en compte du rendement permet 
de mieux pondérer les effets du sol et du climat sur la polyvalence des sols. 

CONCLUSION 

Les indices PLF constituent potentiellement le meilleur critère pour évaluer 
la polyvalence des sols à l'échelle nationale. Pour l'instant, les indices 
PLF ont été calculés seulement pour la région des Prairies. L'évaluation de 
ces indices pour tous les sols cultivés au Canada devrait être une priorité 
importante dans tous les projets visant à déterminer la qualité des sols et à 
évaluer les terres. Si les indices PLF s'avèrent appropriés pour évaluer la 
polyvalence des sols, la troisième composante utilisée pour déterminer la 
qualité des sols (la productivité) pourrait ne plus être utile parce que ces 
indices tiennent compte du climat et de la productivité. 

RÉFÉRENCES 



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1978. Publication 1646 du ministère de l'Agriculture du Canada. 170 pp. 

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agricole. Rapport de l'inventaire des terres du Canada. Ministère des 
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simple weather observation. Can. J. Plant Sci. 45: 276-284. 

Chapman, L.J. et Brown, D.M. 1966. Les climats du Canada et l'agriculture. 
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Le système canadien de classification des sols. 2 e édition. 
Publication 1646 du ministère de l'Agriculture du Canada, 170 pp. 

Coote, D.R. 1980. The détérioration of agricultural land. Agrologist, Fall 
: 12-14. 

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- 73 - 

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